光伏发电的最大功率跟踪研究

【摘要】：太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，受到人们越来越多的重视。江南体育在线直播观看 发电是充分利用太阳能的一种有效方式。由于目前光伏电池板的价格比较高，转换效率比较低，为了降低系统造价和有效利用太阳能，对光伏发电进行最大功率跟踪(MPPT)显得尤为必要。 本文以独立光伏发电系统为研究对象，对其进行了理论分析，从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪及蓄电池的保护等方面作了详细的分析和研究。主要的内容有： 1．综述了国内外光伏产业发展现状。 2．介绍了常规光伏发电系统和带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成，结合光伏电池的输出特性，分析了最大功率跟踪的必要性。 3．详细分析了几种不同的DC-DC转换电路的工作特性和工作原理。 4．给出了光伏电池输出电流、电压的检测电路、信号调理电路；用于最大功率点跟踪的DC-DC转换电路；用M57962L实现了功率开关管的驱动电路。 5．设计出基于数字信号控制器dsPIC30F4011为核心的光伏电池阵列的最大功率跟踪控制；算法实现采用改变步长的微扰观察法。 6．分析了铅酸蓄电池充放电过程中的电化学反应机理；有效控制蓄电池的充、放电，避免了蓄电池在应用中出现过充、过放现象。 最后给出了实验结果，证明系统的控制方法和策略具有实用性。 【关键词】：光伏电池 最大功率跟踪 微扰观察法 DC-DC转换电路 控制电路 驱动电路
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM615;TK519
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 人类所面临的能源问题8
• 1.2 光伏发电的特点与优势8-9
• 1.3 国内外太阳能应用的现状9-10
• 1.4 本文的目的和任务10-12
• 2 系统概述12-14
• 2.1 光伏发电系统的原理12
• 2.2 光伏发电系统的基本组成12-13
• 2.3 带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成13-14
• 3 光伏电池14-22
• 3.1 光伏电池的种类14
• 3.2 光伏电池方阵14-15
• 3.3 光伏电池的价格15
• 3.4 光伏电池的内部等效电路15-17
• 3.5 光伏电池的特性17-19
• 3.6 防反充二极管19
• 3.7 防热斑效应19
• 3.8 隔离二极管19-20
• 3.9 光伏发电系统的系统配置与计算20-22
• 3.9.1 光伏电池组件串联数N_s20-21
• 3.9.2 光伏电池组件并联数N_p21-22
• 4 DC-DC转换电路22-31
• 4.1 DC-DC转换电路22
• 4.2 DC-DC转换电路的分类22
• 4.3 (Buck)降压式 DC-DC转换电路22-25
• 4.4 (Boost)升压式 DC-DC转换电路25-27
• 4.5 (Buck/Boost)降升压式 DC-DC转换电路27-31
• 5 最大功率(MPPT)跟踪的设计31-48
• 5.1 概念31
• 5.2 最大功率点(MPP)31-32
• 5.3 MPPT原理32-33
• 5.4 MPPT的算法33-40
• 5.4.1 电压回授法33-34
• 5.4.2 功率回授法34
• 5.4.3 微扰观察法34-37
• 5.4.4 增量电导法37-38
• 5.4.5 直线近似法38-39
• 5.4.6 实际测量法39-40
• 5.5 主回路的实现40-41
• 5.6 驱动电路的实现41-43
• 5.6.1 MOSFET的结构和工作原理41-42
• 5.6.2 MOSFET的驱动42
• 5.6.3 M57962L的内部组成电路42
• 5.6.4 M57962L的主要特点42-43
• 5.6.5 M57962L的引脚排列43
• 5.6.6 M57962L实现的驱动电路43
• 5.7 控制电路的实现43-48
• 5.7.1 采样电路的设计43-45
• 5.7.2 微控制器45-47
• 5.7.3 软件实现47-48
• 6 光伏发电系统蓄电池的选用及控制48-54
• 6.1 蓄电池的概念48
• 6.2 光伏发电系统蓄电池的选用48
• 6.3 铅酸蓄电池的电池反应48-49
• 6.4 铅酸蓄电池的充放电特性49-51
• 6.5 蓄电池容量的设计及其充电特性51-52
• 6.5.1 蓄电池容量的设计51
• 6.5.2 蓄电池的充电特性51-52
• 6.5.3 MPPT控制充电52
• 6.6 蓄电池保护电路的设计52-54
• 6.6.1 蓄电池过充保护电路的设计52-53
• 6.6.2 蓄电池过放保护电路的设计53-54
• 7 光伏发电系统的部分电路实验及测试结果54-59
• 7.1 MPPT实验及其结果54-57
• 7.2 实验结果比较57-59
• 8 结论59-61
• 8.1 本文总结59
• 8.2 今后展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读学位期间发表的论文65

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