光伏电池直接向用电器直流回路供电技术研究

【摘要】：许多电器设备都存在直流回路,直流回路中的电源通常来自于设备中电源模块对电网电压的整流、滤波和稳压。在这个过程中,不可避免地要产生能量损耗。光伏电池产生的恰是直流电能,因此本文专门研究了用光伏电池直接向用电器直流回路供电的技术。与其它光伏发电技术相比,这种技术省去了对光伏电池的输出进行逆变和在电器设备中进行整流的反复过程,因而可以降低变换过程中的能量损耗,省掉不必要的逆变电路。 本文提出了一种光伏电池直接向用电器直流回路供电的设计方案,并完成了该系统的设计。首先对其拓扑结构进行了分析,并通过对几种DC/DC变换器的对比研究,总结出选用变换器的重点考虑因素,然后根据各自变换器不同的特点应用于系统中不同的位置。 详细介绍了光伏供电支路DC/DC变换器的拓扑结构和工作原理,建立其小信号模型并进行仿真分析；对系统关键电路进行最坏情况分析,得出实际电路中器件精度的选用方法。 设计了光伏电池与市电互补供电技术的能量管理规则,并以TI公司的数字信号处理器TMS3210F2812DSP为核心,搭建了光伏电池输出直接向用电器直流回路供电系统的实验平台。最后对由光伏电池、蓄电池和市电组成的供电系统进行了整体实验,该系统降低了常规独立光伏系统的损耗和成本,提高太阳能利用率,能够实现良好的技术效果。 【关键词】：直流回路 DC/DC变换器 小信号模型 最坏情况分析 互补供电
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 直接向用电器直流回路供电的意义9-11
• 1.3 光伏发电系统的基本组成11-12
• 1.4 本论文研究的主要内容12
• 1.5 本论文的主体结构12-14
• 2 光伏电池直接向直流回路供电的设计原理14-33
• 2.1 选用DC/DC变换器的原则15-16
• 2.2 光伏供电支路DC/DC变换器分析16-26
• 2.2.1 光伏供电支路DC/DC变换器设计16-20
• 2.2.2 Buck-Boost变换器小信号分析20-26
• 2.3 蓄电池能量管理及充电电路设计26-32
• 2.3.1 光伏电池向储能模块充电DC/DC变换器设计26-30
• 2.3.2 蓄电池充电电路30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 蓄电池向驱动电路供电的自驱动电路设计33-44
• 3.1 自驱动电路分析33-40
• 3.1.1 开关器件及采样电路驱动电源设计35-38
• 3.1.2 推挽变换器驱动电路38
• 3.1.3 高频变压器参数计算38-40
• 3.2 电压电流采样电路设计40-41
• 3.3 正负电压转换电路设计41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 供电系统的能量管理规则44-56
• 4.1 电网能量与光伏电池互补供电的电路设计44-51
• 4.1.1 切换控制模块设计45-47
• 4.1.2 切换控制模块最坏情况分析47-51
• 4.2 供电系统的控制模式51-54
• 4.3 基于DSP的系统控制程序设计54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 实验研究56-63
• 5.1 光伏供电支路变换器实验结果分析57-60
• 5.2 系统供电模式切换过程实验结果分析60-61
• 5.3 蓄电池向驱动电路供电DC/DC变换器实验结果分析61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 附录A 光伏电池直接向用电器直流回路供电系统实物图67-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

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