家用型光伏发电系统逆控一体机研究与实现

摘要

随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求量不断加大，但化石能源的弊端不断暴露出来，以光伏发电为代表的新能源高速发展，对光伏发电配套设备的研究也不断深入，在此大环境下，本文针对家用型光伏发电系统研究设计了500W的逆变控制一体机，并进行了仿真、样机研制和实验。
　　首先，在MATLAB/Simulink环境下对光伏电池的数学模型进行了仿真，并且研究了光伏电池的I-V和P-V曲线特性；在光照强度、环境温度改变时，研究了光伏电池的输出特性的变化；以此为基础，进一步研究了光伏电池的最大功率点跟踪算法（MPPT），分析了电导增量法、扰动观察法的优缺点。在此基础上，设计了基于模糊控制的最大功率跟踪算法，并且进行了大量仿真研究。研究结果表明模糊控制算法与传统算法相比，在跟踪速度、最大功率点处的稳定度方面，具有明显的优势。
　　然后，设计了逆控一体机的硬件部分和软件部分。硬件部分由DC/DC电路和DC/AC电路组成，DC/DC部分采用PIC16F877作为控制单元，实现最大功率跟踪、BUCK电路PWM波的产生和蓄电池充电电路的控制，以及电压、电流检测，蓄电池过充、过放保护、防反充保护等功能。DC/AC部分控制单元采用DSPTM320F2812，主电路选用高低频结合的单相全桥逆变电路，并且针对本系统设计了变压器和滤波电路的具体参数。两个控制单元彼此监控、相互通讯。并针对系统的各个功能进行了软件设计。
　　最后，进行了样机的研制和测试.针对本系统设计的最大功率跟踪算法、减流升压充电法、负载变化时输出电压的稳定性进行了实验。实验结果表明；本文设计的逆控一体机对光伏电池的最大功率跟踪效果明显、蓄电池充电快速、安全，输出交流电电压稳定波形平滑。达到了预期设计目标，能很好的满足家庭使用，具有进一步研究开发的重要意义。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 逆控一体机的结构及功能

1.4 本文研究内容

第二章 光伏电池的特性和最大功率点跟踪策略研究

2.1 光伏电池的数学模型

2.2 光伏电池的MATLAB/Simulink仿真及输出特性分析

2.3 最大功率点跟踪（MPPT）算法

2.4 基于模糊控制的最大功率点跟踪算法

2.5 本章小结

第三章 逆控一体机前级DC/DC部分电路设计

3.1 逆控一体机DC/DC部分设计方案

3.2 DC/DC部分电路设计

3.3 充放电电路设计

3.4 辅助电路设计

3.5 本章小结

第四章 逆控一体机后级DC/AC部分电路设计

4.1 逆控一体机DC/AC部分设计方案

4.2 DC/AC部分电路设计

4.3 驱动电路设计

4.4 变压器设计

4.5 滤波电路设计

4.6 电压电流采样电路

4.7 辅助电路设计

4.8 本章小结

第五章 逆控一体机软件部分设计

5.1 逆控一体机DC/DC部分软件设计

5.2 保护电路的软件设计

5.3 逆控一体机DC/AC部分软件设计

5.4 本章小结

第六章 逆控一体机样机实验研究

6.1 逆控一体机DC/DC部分实验

6.2 逆控一体机DC/AC部分实验

6.3 逆控一体机样机整机测试

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果