光伏发电系统蓄电池放电模块的研究与实现

【摘要】：光伏发电是目前新能源开发利用的重要组成部分之一,具有良好的发展前景。由于其自身所具备的优点,受到了世界各国研究人员的广泛关注。在现代光伏发电系统中,能源管理策略已经成为系统中必不可少的一部分,因此对实现能源管理策略的蓄电池放电模块的设计是一个值得研究的课题。 本文论证了一种基于推挽正激变换器拓扑结构的组合式直直变换器设计方案。该方案以实现低压-高压直直变换器条件下高功率输出技术为重点,主要涉及该系统的软硬件设计和其他模块间的协同设计工作。首先在对比和分析现有常用直直变换器拓扑结构的优点与缺陷之后,对整体设计方案进行探讨,根据课题需要对现有推挽正激拓扑进行改进;其次从软件设计与硬件设计两方面对放电模块的设计与实现进行详细的阐述;最后,文章描述了试验样机的各种主要功能的测试结果,并提出了改进系统整体性能的可行性方案设想。 经仿真与测试,系统总体设计方案合理可行,满足5kW放电模块设计要求。硬件设计可以保证设计功率输出,软件设计可以实现预期设计功能。整个模块稳定、可靠,能够作为光伏发电系统蓄电池放电模块样机。 【关键词】：光伏发电 直直变换器 蓄电池 放电电路 推挽正激
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1. 课题研究背景13-15
• 1.1.1 光伏发电产业的发展背景13-14
• 1.1.2 光伏发电系统研究14-15
• 1.2. 蓄电池原理与输出特性15-17
• 1.2.1 蓄电池充放电原理15-16
• 1.2.2 蓄电池等效电路模型与输出特性16-17
• 1.2.3 影响蓄电池使用寿命的若干因素17
• 1.3. 光伏发电系统蓄电池放电模块17-21
• 1.3.1 常用DC/DC 变换器拓扑结构18-20
• 1.3.2 蓄电池放电模块的必要性分析20
• 1.3.3 蓄电池放电模块的设计重点20-21
• 1.4. 本文的研究意义与主要内容21-23
• 1.4.1 本文的研究意义21
• 1.4.2 本文的主要内容21-23
• 第二章 蓄电池放电模块总体设计23-38
• 2.1 光伏发电系统的组成23-24
• 2.2 放电模块总体设计24-26
• 2.3 放电模块的主要性能指标26-28
• 2.3.1 蓄电池组性能指标26
• 2.3.2 DC/DC 变换器性能指标26-27
• 2.3.3 放电模块控制单元性能指标27
• 2.3.4 辅助电源性能指标27-28
• 2.4 蓄电池放电模块设计难点28-29
• 2.5 组合式直直变换器29-36
• 2.5.1 推挽正激变换器29-30
• 2.5.2 组合式直直变换器拓扑结构30-31
• 2.5.3 组合式直直变换器工作原理31-36
• 2.6 本章小结36-38
• 第三章 蓄电池放电模块硬件设计38-56
• 3.1 蓄电池放电模块硬件电路组成38-39
• 3.2 主电路单元设计39-44
• 3.2.1 主电路原理设计39-40
• 3.2.2 主电路器件选型设计40-44
• 3.3 驱动单元设计44-47
• 3.3.1 驱动单元原理设计44-46
• 3.3.2 驱动电路器件选型设计46-47
• 3.4 保护单元设计47-49
• 3.4.1 保护单元电路原理设计47-49
• 3.4.2 保护单元器件选型设计49
• 3.5 控制单元设计49-53
• 3.5.1 控制单元原理设计49-51
• 3.5.2 控制单元器件选型设计51-52
• 3.5.3 控制单元工程设计方案52-53
• 3.6 辅助电源模块设计53-55
• 3.6.1 辅助电源的性能要求54
• 3.6.2 辅助电源电路原理分析54-55
• 3.7 本章小结55-56
• 第四章 蓄电池放电模块的软件设计56-75
• 4.1 软件总体设计56-57
• 4.1.1 软件需求分析56
• 4.1.2 软件控制流程图56-57
• 4.2 脉冲宽度调制（PWM）控制信号的产生57-59
• 4.2.1 MSP430 定时器功能简介57-58
• 4.2.2 PWM 控制信号生成机制58-59
• 4.3 控制器初始化流程设计59-61
• 4.3.1 功能描述59-60
• 4.3.2 初始化流程60
• 4.3.3 软件实现60-61
• 4.4 控制算法分析与比较选择61-63
• 4.4.1 数字PID 控制原理61
• 4.4.2 PID 控制系统控制系数61-63
• 4.5 中断处理程序设计63-65
• 4.5.1 功能描述63-64
• 4.5.2 中断处理程序功能框图64-65
• 4.5.3 中断调节程序执行条件65
• 4.6 软件模块设计65-74
• 4.6.1 待机过程65-67
• 4.6.2 缓启动过程67-68
• 4.6.3 闭环调节输出过程68-71
• 4.6.4 低压检测保护过程71-72
• 4.6.5 保护过程72-74
• 4.7 本章小结74-75
• 第五章 系统测试结果与分析75-82
• 5.1 放电模块控制单元测试75-76
• 5.2 放电模块驱动单元测试76-78
• 5.3 放电模块整体测试78-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 课题工作总结82-83
• 6.2 后期工作展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文89

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