基于光伏发电技术的监控系统研发与应用

【摘要】：随着我国工业和经济的快速发展，对能源的需求日益增长，光伏发电作为一种新型的发电形式，符合我国可持续发展战略要求，具有广阔的发展前景。为了保证独立光伏发电系统的稳定运行，需要配备储能装置，超级电容器作为新型储能元件，具有充放电时间短和寿命长等优点，已经成为今后研究和发展的焦点。 为了解决箱式变电站由于极端气候变化引起的设备损坏和安全隐患等问题，本文在基于光伏发电技术的基础上，为箱式变电站设计了一种智能监控系统，以光伏发电系统作为电源，配备超级电容器储能。通过温湿度传感器检测箱式变电站的温、湿度是否符合正常工作的环境要求，配备机械排风和加热技术，调节内部的温湿度；使用霍尔电流电压传感器，来监测箱式变电站高低压侧的电压和电流是否正常，通过蜂鸣器来进行报警提示；另外配备了检测变压器绝缘性能的设备，当箱式变电站投用前由于保存不当造成变压器受潮而无法工作时，在使用前通过加热设备来进行加热除湿，确保箱式变电站的正常工作。 根据光伏电池的数学模型，在MATLAB中建立了光伏电池仿真模型。介绍了光伏电池的最大功率点跟踪原理，给出了几种常用方法，分析和比较后选用扰动观察法作为本次研究的控制方法。仿真及实验结果表明，所用的MPPT方法具有较好的跟踪速度和精度，系统在不同的环境条件下，呈现出良好的稳定性。 根据箱式变电站监控系统的要求，完成整个系统的设计和制作。构建了基于独立光伏发电系统的小功率实验平台。 【关键词】：光伏发电 超级电容器 箱变 最大功率点跟踪 扰动观察法
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 太阳能的利用和太阳能发电的研究意义10
• 1.2 储能技术的发展现状10-12
• 1.3 箱式变电站智能化的研究现状12-13
• 1.4 课题的研究内容13-14
• 第二章 光伏发电系统特性及仿真14-25
• 2.1 光伏电池结构及工作原理15-16
• 2.2 光伏电池的等效模型和输出特性16-20
• 2.2.1 光伏电池的等效模型16-18
• 2.2.2 光伏电池输出特性曲线18-20
• 2.3 光伏电池的建模与仿真20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 光伏发电系统的最大功率点跟踪算法与 DC/DC 拓扑电路的设计25-41
• 3.1 最大功率点跟踪原理25-26
• 3.2 最大功率点跟踪算法26-32
• 3.2.1 恒定电压法26-27
• 3.2.2 扰动观测法27-30
• 3.2.3 电导增量法30
• 3.2.4 模糊控制30-31
• 3.2.5 其它 MPPT 方法31-32
• 3.3 典型 DC/DC 变换电路的拓扑结构和控制策略32-35
• 3.3.1 Buck 电路32-33
• 3.3.2 Boost 电路33-34
• 3.3.3 Buck-Boost 电路34-35
• 3.3.4 Cuk 电路35
• 3.4 最大功率点跟踪的仿真35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 基于光伏发电技术的箱式变电站智能监控系统开发与应用41-55
• 4.1 箱式变电站相关参数41-42
• 4.2 排风量计算及设备选取42-43
• 4.2.1 变压器散热排风的计算42-43
• 4.3 控制系统的电路设计43-48
• 4.3.1 温湿度采样模块43-44
• 4.3.2 电流电压检测模块44-45
• 4.3.3 报警电路模块45-46
• 4.3.4 继电器模块46-47
• 4.3.5 变压器绝缘检测47-48
• 4.4 光伏发电系统 MPPT 控制和超级电容器充放电控制电路硬件设计48-52
• 4.4.1 MOS 管驱动电路48-49
• 4.4.2 超级电容器充放电控制49-50
• 4.4.3 电源电路设计50-52
• 4.5 控制系统的软件分析52-53
• 4.5.1 箱式变电站内部温湿度、高低压侧电流电压52
• 4.5.2 超级电容器的充放电控制52-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第五章 结论55-57
• 参考文献57-59
• 附录 A 硬件电路图一59-60
• 附录 B 硬件电路图二60-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

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