一种光电互补供电系统功率分配控制及应用研究

摘要

太阳能光伏发电技术作为极具前景的新能源利用方式之一，在世界各国发展迅速。由于光伏发电的效果受气候环境、光照强度等因素的影响非常明显，太阳能光伏电池阵列输出的是间断的、随机的、不稳定的电能。一般在有公共电网的场合，采用光伏与市电联合供电的方式进行供电，从而在充分利用太阳能光伏发电的同时提高了系统供电的可靠性。
　　光电互补供电系统一般以太阳能光伏电池为主要供电电源，市电为备用供电电源，蓄电池为储能单元。论文设计了一种光电互补供电系统的结构并分析了工作原理。该系统能实现太阳能光伏电池阵列单独供电、太阳能光伏电池阵列与市电联合供电、蓄电池与市电联合供电这三种供电模式。在考虑太阳能光伏电池阵列实时发电能力、负载用电优先级、市电峰谷电价的基础上，针对该系统设计了一种功率分配控制规则。结合家庭用户的负载情况，设计了光伏电池阵列与蓄电池的容量以及串并联结构。用一小块光伏电池板间接得到太阳能光伏电池阵列实时发电能力。设计了基于P89LPC936单片机为控制单元的电压检测电路、电流检测电路、负载优先级电路、电源电路等外围电路。
　　结合光伏电池板最大输出功率与太阳光辐射照度的关系，实例仿真了光电互补供电系统在功率分配规则控制下的系统工作状况。结果表明该规则能提升系统中光伏电池阵列的供电效率。最后，进行了功率分配控制规则的程序设计。

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摘要

第一章 绪论

1．1 能源的发展趋势

1．2 太阳能光伏发电系统

1．3 光伏与市电互补供电系统

1．4 论文主要研究内容

第二章 一种光伏／市电互补供电系统结构及工作原理

2．1 系统结构与工作原理

2．2 系统的主要问题

2．2．1 家庭常用负载及分类

2．2．2 太阳能光伏电池的种类与选择

2．2．3 蓄电池的种类与选择

2．2．4 分时电价对系统工作的影响

第三章 系统功率分配方法研究

3．1 功率分配方法的研究现状

3．2 功率分配控制规则与数学描述

3．2．1 负载用电优先级描述矩阵

3．2．2 光伏供电能力描述矩阵

3．2．3 开关控制规则及逻辑关系

第四章 系统功率分配方法的实现

4．1 光伏电池阵列实时发电能力

4．1．1 实时电压、电流检测电路

4．1．2 光伏电池阵列实时发电能力计算

4．2 光伏电池阵列实际发电功率

4．2．1 实际电压、电流检测电路

4．2．2 光伏电池阵列实际输出功率计算

4．2．3 光伏电池阵列发电故障分析

4．3 负载优先级及电路设计

4．3．1 负载优先级分类

4．3．2 硬件电路设计

4．4 开关电路设计

4．5 基于单片机的控制电路设计

4．5．1 P89LPC936单片机简介

4．5．2 控制电路设计

4．5．3 电源电路设计

第五章 系统仿真与程序设计

5．1 系统仿真

5．2 程序设计

第六章 总结与展望

6．1 课题总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况