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。

目录

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注释表

第一章 绪论

1.1. 课题研究背景

1.1.1 光伏发电产业的发展背景

1.1.2 光伏发电系统研究

1.2. 蓄电池原理与输出特性

1.2.1 蓄电池充放电原理

1.2.2 蓄电池等效电路模型与输出特性

1.2.3 影响蓄电池使用寿命的若干因素

1.3. 光伏发电系统蓄电池放电模块

1.3.1 常用DC/DC变换器拓扑结构

1.3.2 蓄电池放电模块的必要性分析

1.3.3 蓄电池放电模块的设计重点

1.4. 本文的研究意义与主要内容

1.4.1 本文的研究意义

1.4.2 本文的主要内容

第二章 蓄电池放电模块总体设计

2.1 光伏发电系统的组成

2.2 放电模块总体设计

2.3 放电模块的主要性能指标

2.3.1 蓄电池组性能指标

2.3.2 DC/DC变换器性能指标

2.3.3 放电模块控制单元性能指标

2.3.4 辅助电源性能指标

2.4 蓄电池放电模块设计难点

2.5 组合式直直变换器

2.5.1 推挽正激变换器

2.5.2 组合式直直变换器拓扑结构

2.5.3 组合式直直变换器工作原理

2.6 本章小结

第三章 蓄电池放电模块硬件设计

3.1 蓄电池放电模块硬件电路组成

3.2 主电路单元设计

3.2.1 主电路原理设计

3.2.2 主电路器件选型设计

3.3 驱动单元设计

3.3.1 驱动单元原理设计

3.3.2 驱动电路器件选型设计

3.4 保护单元设计

3.4.1 保护单元电路原理设计

3.4.2 保护单元器件选型设计

3.5 控制单元设计

3.5.1 控制单元原理设计

3.5.2 控制单元器件选型设计

3.5.3 控制单元工程设计方案

3.6 辅助电源模块设计

3.6.1 辅助电源的性能要求

3.6.2 辅助电源电路原理分析

3.7 本章小结

第四章 蓄电池放电模块的软件设计

4.1 软件总体设计

4.1.1 软件需求分析

4.1.2 软件控制流程图

4.2 脉冲宽度调制(PWM)控制信号的产生

4.2.1 MSP430定时器功能简介

4.2.2 PWM控制信号生成机制

4.3 控制器初始化流程设计

4.3.1 功能描述

4.3.2 初始化流程

4.3.3 软件实现

4.4 控制算法分析与比较选择

4.4.1 数字PID控制原理

4.4.2 PID控制系统控制系数

4.5 中断处理程序设计

4.5.1 功能描述

4.5.2 中断处理程序功能框图

4.5.3 中断调节程序执行条件

4.6 软件模块设计

4.6.1 待机过程

4.6.2 缓启动过程

4.6.3 闭环调节输出过程

4.6.4 低压检测保护过程

4.6.5 保护过程

4.7 本章小结

第五章 系统测试结果与分析

5.1 放电模块控制单元测试

5.2 放电模块驱动单元测试

5.3 放电模块整体测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 课题工作总结

6.2 后期工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文