基于改进电导增量法的光伏发电系统的研究

摘要

为了合理利用能源，解决能源短缺的问题，研究具有更高效能的500W级的独立型太阳能光伏发电系统具有重要意义。太阳能作为一种新型能源正受到人们的青睐，无论是个体消费者还是公共事业都受到益处。应用独立型太阳能光伏发电系统可以充分的利用太阳能、减少运营成本、避免输电损耗、减少环境污染。它对发展我国的新能源事业具有重要的现实意义。
　　目前独立型太阳能光伏发电系统没有普及的主要原因是，效率低、成本高。为降低整个系统造价同时提高太阳能的有效利用率，研究光伏电池的最大功率点跟踪技术(MPPT)是最有效的途径之一。现在，国内外应用的最大功率点跟踪方法有很多，主要有恒定电压法、扰动观测法和电导增量法等。
　　本文基于太阳能光伏电池输出特性的单峰性，将DC/DC(Boost升压电路)变换器的特性应用于最大功率点跟踪，使其适应于太阳能光伏电池的最大功率跟踪。针对单纯电导增量法所存在的振荡和误判问题，提出了一种结合恒压法的改进型变步长电导增量法。经仿真验证，系统在光强突变的情况下，改进电导增量法不仅比单纯的电导增量法有更快的跟踪速度，而且稳态输出功率波动更小、对外界环境扰动的鲁棒性更强、能量的利用率也更高，解决了传统电导增量法中振荡和误判现象。
　　本文还对直流母线电压无法稳定的问题进行了深入的研究，最后通过蓄电池充放电电路与光伏电池模组的最大功率点跟踪器相并联实现太阳能供电系统的能量平衡。利用单相全桥逆变器可以将最大功率点输出的直流电转换成220V、50HZ的正弦交流电，供给用户使用，最后通过仿真验证所设计系统的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 国内外发展现状及应用前景

1．3 太阳能光伏发电系统的类型

1．3．1 独立光伏发电系统

1．3．2 并网光伏发电系统

1．4 独立型太阳能供电系统结构

1．5 本文的主要工作

第2章 光伏电池的特性及其模型

2．1 太阳能光伏电池的概述

2．1．1 太阳能光伏电池原理

2．1．2 太阳能光伏电池主要类型

2．2 太阳能光伏电池的电特性及模型

2．2．1 太阳能电池板的电路模型和数学模型

2．2．2 光伏电池的U-I和P-U特性分析

2．3 本章小结

第3章 太阳能最大功率追踪器研究

3．1 最大功率点追踪技术

3．1．1 恒定电压控制法

3．1．2 扰动观测法

3．1．3 电导增量法

3．2 最大功率追踪器结构的研究与设计

3．2．1 最大功率追踪器结构

3．2．2 升压型转换器电路结构

3．2．3 升压型转换器电路参数计算

3．2．4 最大功率跟踪器程序设计

3．3 结合恒压法的改进型变步长电导增量法分析与研究

3．3．1 扰动观测法和电导增量法振荡和误判分析

3．3．2 基于变步长的电导增量法

3．3．3 基于恒定电压启动的电导增量法

3．3．4 基于误判纠正的电导增量法

3．3．5 结合恒压法的改进型变步长电导增量法原理及流程图

3．3．6 仿真验证

3．4 本章小结

第4章 全桥式逆变器的研究与设计

4．1 逆变器结构

4．1．1 单相半桥式逆变器

4．1．2 单相全桥式逆变器

4．2 正弦脉冲宽度调制

4．2．1 双极性SPWM分析

4．2．2 单极性SPWM分析

4．2．3 双极性和单极性SPWM控制仿真与分析

4．3 逆变电路LC输出滤波器设计

4．4 TMS320F2812程序设计

4．5 本章小结

第5章 独立型太阳能光伏供电系统研究

5．1 独立型太阳能光伏发电系统的工作方式

5．2 蓄电池基本理论与充放电特性

5．2．1 铝酸蓄电池

5．2．2 铅酸蓄电池基本的电化学反应

5．2．3 铅酸蓄电池充放电过程的分析

5．3 蓄电池充电方法分析

5．3．1 恒压充电方式

5．3．2 恒流充电方式

5．3．3 两段式充电方式

5．3．4 脉冲充电方式

5．4 蓄电池充放电电路分析与设计

5．4．1 放电电路

5．4．2 充电电路

5．4．3 太阳能供电系统充放电控制策略

5．5 仿真及分析

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文