独立光伏发电系统变流与控制

【摘要】：光伏电能是缓解能源危机、减轻温室效应的洁净新能源之一,光伏产业也就成为当今社会竞相发展的新兴热门产业。 光伏电池吸收太阳光辐射能并使之有效地转换成电能,需要一个完备独立光伏应用系统,主要包括光伏电池、蓄电池、负载、变流器以及控制器。其中变流器和控制器是整个光伏系统的核心部分。 本文综述了国内外光伏系统发展现状,分析了光伏电池工作原理,影响光伏阵列的外界因素以及蓄电池充、放电过程中电化学反应机理。 总结分析了当前光伏系统中的常见变流器,并在此基础上根据需求提出高升压比Boost变流器。 分析了各种传统的MPPT算法的原理以及优缺点,在此基础上提出一种基于模糊控制的自寻优算法。 分析铅酸蓄电池的充、放电原理,并在充分考虑到铅酸蓄电池的特点后提出合适的充放电控制方法。 最后利用Matlab/Simulink软件对系统进行仿真、研究。 【关键词】：光伏发电 升压变流器 最大功率跟踪算法
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 全球范围的能源危机及发展可再生能源的意义8-9
• 1.2 太阳能的利用9-11
• 1.3 光伏电池11-14
• 1.3.1 光伏电池工作原理11-12
• 1.3.2 光伏电池输出特性12-14
• 1.4 蓄电池14-15
• 1.5 铅酸蓄电池15-16
• 1.5.1 铅酸蓄电池的化学特性15-16
• 1.5.2 影响蓄电池性能的因素16
• 1.6 本课题的研究意义和研究内容16-17
• 第二章 独立光伏系统的变流器17-26
• 2.1 DC-DC 变流17-23
• 2.1.1 Buck 变流器17-18
• 2.1.2 Boost 变流器18-19
• 2.1.3 使用带中间抽头电感的Boost 变流器19-20
• 2.1.4 使用耦合电感的单端反激变流器20-21
• 2.1.5 使用耦合电感并带有缓冲电路的变流器21-22
• 2.1.6 使用耦合电感的改进型Boost 变流器22
• 2.1.7 上述变流器的分析比较22-23
• 2.2 DC-AC 变流23-26
• 2.2.1 电压型单相半桥逆变器23-24
• 2.2.2 电压型单相全桥逆变器24-25
• 2.2.3 电流型单相全桥逆变器25
• 2.2.4 不同逆变器的分析比较25-26
• 第三章 独立光伏系统的控制器26-37
• 3.1 最大功率点跟踪的研究26-32
• 3.1.1 非自寻优的最大功率点跟踪算法26-27
• 3.1.2 自寻优的最大功率点跟踪27
• 3.1.3 扰动观察法27-28
• 3.1.4 导纳增量法28-29
• 3.1.5 恒压跟踪法29-30
• 3.1.6 基于变步长的自寻优算法30-31
• 3.1.7 基于模糊控制的自寻优算法31-32
• 3.2 蓄电池充电控制器32-33
• 3.2.1 恒流充电法32
• 3.2.2 恒压充电法32
• 3.2.3 多阶段充电法32-33
• 3.3 蓄电池控制系统33-37
• 3.3.1 UC3906 的结构和工作原理33-34
• 3.3.2 充电参数的确定34-35
• 3.3.3 蓄电池充电电路35-37
• 第四章 独立光伏发电系统的设计与仿真37-52
• 4.1 系统整体分析37-38
• 4.1.1 系统设计的基本原则37
• 4.1.2 系统目标37
• 4.1.3 系统结构模型37-38
• 4.2 MATLAB/Simulink 软件简介38-39
• 4.3 光伏电池的仿真39-43
• 4.3.1 光伏电池理论模型39-40
• 4.3.2 光伏电池工程模型40-41
• 4.3.3 光伏电池的Matlab 仿真41-43
• 4.4 基于模糊控制的MPPT 仿真43-47
• 4.4.1 模糊控制器结构43
• 4.4.2 模糊子集及论域43-44
• 4.4.3 隶属度函数44-45
• 4.4.4 模糊控制规则45
• 4.4.5 MPPT 的Matlab 仿真45-47
• 4.5 高升压比变流器的仿真47-50
• 4.5.1 等效电感的计算47-48
• 4.5.2 电压增益的计算48
• 4.5.3 电感电流的计算48-49
• 4.5.4 变流器的Matlab 仿真49-50
• 4.6 控制系统50-52
• 第五章 总结与展望52-53
• 5.1 论文工作总结52
• 5.2 进一步工作设想52-53
• 参考文献53-55
• 个人简历 在读期间发表的学术论文55-56
• 致谢56

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