光伏发电用高增益DC/DC变换器的研究与设计

【摘要】：随着化石能源的不断消耗，以及由此带来的生态环境的不断恶化，世界各国为寻求可持续发展经济，投入大量的人力和物力来探索可再生能源。太阳能以其取之不尽，用之不竭，分布广泛，安全清洁等优点，成为世界各国研究的重点方向。当前，随着太阳能电池和电力电子技术的发展，光伏发电不断向大功率、高效率、高功率密度方向发展，因此对系统关键设备性能的要求也越来越高。 本文针对系统关键设备中的DC/DC变换器展开研究，首先对直流变换器的应用场合进行介绍。接下来对几种常用的高增益DC/DC变换器进行分析，并对比其优缺点。在此基础上提出一种新型DC/DC变换器，并详细叙述其工作原理。 根据光伏电池的输出特性，通过比较分析几种MPPT控制方法的优缺点，提出了本课题选用的变步长爬山控制算法，通过建立数学模型并仿真，得到了良好的仿真波形，验证了其可行性。通过分析建立DC/DC变换器的数学模型，本文提出了相应的控制策略，平均电流模式实现双环控制。最后通过频域仿真对控制系统的性能进行了验证。 基于以上理论，以新型DC/DC变换器在离网逆变器中的应用为例，详细介绍了硬件电路中部分元件的选择方法，重点介绍了采样电路、控制驱动电路的原理。最后编写程序，对系统进行调试并测试关键点的波形。实验结果表明系统可以输出稳定的正弦波并且其波形畸变率小，从而验证了新型DC/DC变换器的实用性。 论文最后对本课题研究的成果加以总结并提出了仍然存在的问题，对以后的工作做了展望。 【关键词】：高增益DC/DC变换器 三相变压器 MPPT 光伏离网逆变器
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 本课题研究的背景及其意义10-11
• 1.2 光伏发电系统的分类和组成11-13
• 1.3 DC/DC 变换器在光伏发电系统中的应用13-16
• 1.3.1 蓄电池充电控制器13-14
• 1.3.2 联网逆变器14-16
• 1.3.3 离网逆变器16
• 1.4 本课题研究的内容16-18
• 第二章 高增益 DC/DC 变换器18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 非隔离型高增益 DC/DC 变换器18-20
• 2.2.1 传统 Boost DC/DC 变换器18-19
• 2.2.2 级联 Boost 变换器19-20
• 2.2.3 无源箝位高增益 Boost 变换器20
• 2.3 隔离型高增益 DC/DC 变换器20-23
• 2.3.1 全桥变换器20-21
• 2.3.2 半桥变换器21-22
• 2.3.3 推挽变换器22
• 2.3.4 电流馈双电感 Boost 变换器22-23
• 2.4 高增益 DC/DC 变换器的比较23-24
• 2.5 本课题采用的 DC/DC 变换器结构和工作原理24-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 基于 DC/DC 变换器的最大功率跟踪33-44
• 3.1 江南体育在线直播观看 电池模型33-35
• 3.2 DC/DC 变换器 MPPT 研究的必要性35-37
• 3.3 MPPT 控制算法37-40
• 3.3.1 恒定电压法37-38
• 3.3.2 扰动观察法38
• 3.3.3 电导增量法38-39
• 3.3.4 本课题采用的控制算法39-40
• 3.4 MPPT 仿真分析40-42
• 3.4.1 江南体育在线直播观看 电池模型的仿真40-42
• 3.4.2 变步长扰动观察法的仿真42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 DC/DC 变换器的建模和控制策略44-55
• 4.1 DC/DC 变换器建模44-47
• 4.2 DC/DC 变换器的控制策略47-53
• 4.2.1 DC/DC 变换器平均电流模式控制原理48-49
• 4.2.2 电流控制器的设计49-51
• 4.2.3 电压控制器的设计51-52
• 4.2.4 控制策略的仿真分析52-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 光伏发电用 DC/DC 变换器实验系统55-71
• 5.1 系统结构组成55
• 5.2 系统硬件设计55-63
• 5.2.1 功率器件的选型55-56
• 5.2.2 变压器设计56-58
• 5.2.3 输出滤波电感、电容设计58-60
• 5.2.4 采样电路设计60-63
• 5.2.5 驱动电路设计63
• 5.3 系统软件设计63-67
• 5.3.1 DSP 系统资源分配63-64
• 5.3.2 主程序64
• 5.3.3 AD 中断程序64-66
• 5.3.4 算法子程序66-67
• 5.4 实验结果67-70
• 5.5 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果76-77
• 致谢77-78
• 附录78

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