基于MPPT的直流斩波控制电路

摘要

随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。20世纪70年代后,太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分,并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件和能源供给部分,因此在光伏发电系统仿真模型的研究中,太阳电池阵列仿真模型的研究至关重要。本文根据硅太阳电池的工程用数学模型建立了太阳能电池阵列的仿真模型,分析了太阳光照强度和温度对太阳电池阵列仿真模型的影响。同时用MATLAB仿真了最大功率跟踪过程。本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究,对系统中常用的变换器拓扑及其优缺点进行了总结,并研究了一种新的具有MPPT功能的稳压电路,并对其电路参数进行了设计。运用PSPICE对电路进行了仿真,对参数进行了校正。完成运用TMS320F2812DSP控制系统的硬件电路和软件电路的设计。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 光伏发电的背景及意义

1.1.1 太阳能发电的必要性

1.1.2 太阳能发电的优点及存在的问题

1.2 光伏发电的发展和现状

1.2.1 国外光伏发电的发展

1.2.2 国内光伏发电的发展

1.3 本文主要的研究思路和研究内容

2 最大功率点控制算法的研究

2.1 太阳能光伏发电系统的组成

2.2 光伏电池的概述

2.3 光伏电池的特性

2.3.1 光伏电池等效特性

2.3.2 光伏电池特性

2.4 光伏电池最大功率点跟踪控制方法

2.4.1 MPPT控制基本工作原理

2.4.2 固定电压法

2.4.3 扰动观察法

2.4.4 增加电导法

3 DC/DC变换器

3.1 DC/DC变换器拓扑

3.1.1 Buck变换器

3.1.2 Boost变换器

3.1.3 Buck-Boost变换器

3.1.4 Cuk变换器

3.2 具有MPPT功能的稳压电路设计

3.3 小结

4 基于Boost电路的最大功率点跟踪的Matlab仿真

4.1 太阳能电池数学模型

4.1.1 理论数学模型

4.1.2 简化数学模型

4.2 太阳能电池仿真模型

4.2.1 数学仿真模型

4.2.2 SIMULINK仿真模型

4.3 Boost电路实现MPPT

4.4 小结

5 电路建模仿真

5.1 仿真方法概述

5.2 Boost电路的建模仿真

5.3 Buck-Boost电路的建模仿真

5.4 具有MPPT功能的稳压电路的仿真

6 实验与验证

6.1 系统设计

6.2 主电路设计

6.3 检测电路设计

6.4 信号调理电路

6.5 隔离驱动电路

6.6 DSP程序设计

6.7 实验结果

6.7.1 Boost电路进行最大功率点跟踪图形

6.7.2 具有MPPT功能的稳压电路实验波形

课题总结与展望

致谢

参考文献