基于DSP的光伏电池动态阻抗匹配方法的研究

【摘要】：众所周知，“能源危机”、“环境污染”和“可持续发展”这三大世界难题一直困扰着全人类。太阳能作为一种清洁的可再生能源，在追求低碳生活的今天越来越受到世界各国的重视。在各国制定的可持续发展战略中，太阳能已然成为其中非常重要的一项内容，而对太阳能的开发和利用也早已是国际社会的共同主题和一致行动。光伏发电作为太阳能利用的一个重要组成部分，随着其成本的不断降低，有希望取代煤炭等传统能源，成为世界电能供应的主体。 太阳能资源是非常丰富的，单就中国而言，每年的理论储量高达17000亿吨标准煤。但是对光伏系统而言，光伏电池的光电转换率过低一直制约着光伏产业的发展。除了要发现或研制出具有更高光电转换率且价格低廉的材料外，如何能在现有光电转换率基础上实现光伏电池的最大功率输出也是一个非常关键的问题，这也是本课题研究的主要方向。 为了更好地掌握并控制光伏电池输出，本文在一开始便利用光伏电池的工程用数学模型对其进行了Matlab仿真，通过仿真分析和研究了温度和光照强度对光伏电池输出伏安特性的影响。以理论结合仿真形式，详细介绍了光伏发电系统中的最大功率跟踪技术以及常用的三种跟踪算法，并在增量电导法基础上提出了一种CVT启动的变步长增量电导法。 另外，本课题在研究过程中还设计并搭建了一个40W独立运行光伏发电系统的主体电路和MPPT控制电路。论文中，对Buck电路中的各个参数选择、驱动电路、检测电路、蓄电池充放电控制电路、继电器电路以及基于TMS320F2812DSP的MPPT控制电路等各个电路模块进行了详细的分析，采用新方法改进了部分传统的硬件电路模块。 【关键词】：光伏发电系统 光伏电池 Matlab MPPT TMS320F2812
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 江南体育在线直播观看 发电系统概述10-14
• 1.2.1 江南体育在线直播观看 系统的原理及组成10-11
• 1.2.2 江南体育在线直播观看 系统的分类11-14
• 1.3 国内外江南体育在线直播观看 发电的现状及前景14-17
• 1.4 太阳能最大功率跟踪技术的应用与发展现状17-18
• 1.5 本文所做的主要工作18-19
• 第2章 江南体育在线直播观看 电池概述19-31
• 2.1 江南体育在线直播观看 电池的发电原理19-20
• 2.2 江南体育在线直播观看 电池的分类20-21
• 2.3 光伏电池的模型及其仿真21-29
• 2.3.1 光伏电池的等效电路21-22
• 2.3.2 光伏电池的Simulink仿真22-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 光伏电池最大功率点跟踪技术的研究与改进31-46
• 3.1 MPPT 技术中的阻抗匹配31-32
• 3.2 二端口无损电阻在MPPT中的应用32-34
• 3.3 MPPT常见算法与改进34-45
• 3.3.1 恒定电压法34-36
• 3.3.2 扰动观察法36-39
• 3.3.3 增量电导法39-43
• 3.3.4 改进的 MPPT 算法43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 具有MPPT功能的小型光伏发电系统设计46-69
• 4.1 光伏发电系统主体硬件电路设计与实现46-59
• 4.1.1 Buck主电路46-49
• 4.1.2 驱动电路49-50
• 4.1.3 检测电路50-52
• 4.1.4 蓄电池充放电电路52-56
• 4.1.5 电源管理56-58
• 4.1.6 继电器开关选择电路58-59
• 4.2 光伏发电系统控制系统的设计与实现59-64
• 4.2.1 控制芯片 TMS320F2812 简介59-61
• 4.2.2 基于 TMS320F2812 的控制系统61-63
• 4.2.3 光伏系统 MPPT 的软件部分63-64
• 4.3 基于 DSP 的小型光伏系统实验验证64-67
• 4.3.1 实验装置64-65
• 4.3.2 实验方案与结果分析65-67
• 4.4 本章小结67-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73-74
• 致谢74-75
• 附录 A 小型独立光伏发电系统硬件电路 PCB 图75

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