本文關(guān)鍵詞：光伏集成模塊發(fā)電系統(tǒng)控制器研究

  更多相關(guān)文章： 光伏集成模塊 DC/DC變換器 最大功率跟蹤 正弦擾動(dòng) 串并聯(lián)特性 ZigBee

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,能源需求日益增長(zhǎng),常規(guī)能源越來(lái)越供不應(yīng)求。同時(shí),常規(guī)能源的大量使用造成了世界范圍內(nèi)的環(huán)境污染和生態(tài)惡化。因此新能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用成為當(dāng)今世界發(fā)展的必然趨勢(shì)。太陽(yáng)能是一種十分具有潛力的新能源,光伏發(fā)電是當(dāng)前利用太陽(yáng)能的主要方式之一。太陽(yáng)能光伏發(fā)電對(duì)緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染具有重要的意義,并具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文將光伏組件直接與DC/DC變換器串聯(lián),能量轉(zhuǎn)化效率高,采用模塊化設(shè)計(jì),系統(tǒng)構(gòu)造靈活。光伏集成模塊發(fā)電系統(tǒng)是將每個(gè)光伏組件都接有一個(gè)具有MPPT功能的高增益DC/DC變換器,然后并入電網(wǎng),這樣大幅提高了光伏組件的利用率。因?yàn)槊總�(gè)光伏組件具有獨(dú)立的MPPT,增強(qiáng)了系統(tǒng)抗陰影能力。然后設(shè)計(jì)了一種基于正激變換的前級(jí)直流模塊式DC/DC變換器,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于串并聯(lián)、較高的電壓增益、較低的紋波以及輸入輸出電氣安全隔離等特點(diǎn)。本集成系統(tǒng)主要由光伏電池、功率電路、調(diào)理電路、傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU控制板、Zigbee通訊模塊等組成。功率電路主要包括變換電路、高頻變壓器和整流電路。傳感器電路所采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換輸出到CPU進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算與控制,然后通過(guò)ZigBee通訊模塊傳送到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。論文首先闡述了光伏集成模塊發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,DC/DC控制器的特點(diǎn),單端正激變換器的工作原理。在分析和研究了單端正激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法基礎(chǔ)上對(duì)電路進(jìn)行了建模與仿真,對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)光伏電池的伏安特性具有強(qiáng)烈的非線性,對(duì)負(fù)載適應(yīng)性較差,且光伏電池的輸出功率隨光照強(qiáng)度和溫度等因素而變化的問(wèn)題,采用基于正弦擾動(dòng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking, MPPT)非線性控制方法,并對(duì)多個(gè)光伏集成模塊的串并聯(lián)特性進(jìn)行了分析研究。設(shè)計(jì)了基于TMS320F103ZET6的CPU控制電路,功率電路,調(diào)理電路和傳感器電路,并進(jìn)行了PWM、A/D轉(zhuǎn)換和串口通訊等主要程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。針對(duì)基于Zigbee通訊模塊的要求,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的通訊協(xié)議和串行通訊程序。
【關(guān)鍵詞】：光伏集成模塊 DC/DC變換器 最大功率跟蹤 正弦擾動(dòng) 串并聯(lián)特性 ZigBee
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景10-13
• 1.1.1 課題研究的目的和意義10
• 1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)溲芯?/span>13-16
• 1.2.1 常見(jiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.2 直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)14-16
• 1.3 DC/DC變換器的介紹16
• 1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制技術(shù)16-17
• 1.5 ZigBee通訊技術(shù)17-18
• 1.6 本論文選題與主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 直流模塊式DC/DC變換器的設(shè)計(jì)19-28
• 2.1 常見(jiàn)隔離型DC/DC變換器19
• 2.2 單端正激式變換器工作原理19-22
• 2.3 正激式DC/DC變換器的建模與仿真22-28
• 2.3.1 PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)22-23
• 2.3.2 基于電流內(nèi)環(huán)反饋控制的仿真23-25
• 2.3.3 基于雙閉環(huán)控制DC/DC變換器的仿真25-28
• 第三章 光伏組件MPPT控制及串并聯(lián)特性研究28-41
• 3.1 光伏電池的輸出特性28-29
• 3.2 MPPT的控制過(guò)程29-30
• 3.3 基于正弦擾動(dòng)的MPPT非線性控制算法及仿真30-36
• 3.3.1 MPPT非線性控制算法原理30-31
• 3.3.2 MPPT控制31
• 3.3.3 正弦擾動(dòng)法31-33
• 3.3.4 基于正弦擾動(dòng)的MPPT非線性控制算法仿真33-36
• 3.4 集成組件串并聯(lián)特性研究36-41
• 3.4.1 串聯(lián)集成組件36-38
• 3.4.2 并聯(lián)集成組件38-41
• 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)41-61
• 4.1 主電路設(shè)計(jì)41-46
• 4.1.1 主電路結(jié)構(gòu)41
• 4.1.2 技術(shù)指標(biāo)41
• 4.1.3 最大導(dǎo)通時(shí)間的確定41
• 4.1.4 變壓器相關(guān)參數(shù)的確定41-43
• 4.1.5 輸出濾波電感的選取43-44
• 4.1.6 輸出濾波電容的選取44
• 4.1.7 主開(kāi)關(guān)管的設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.8 二極管的選取45-46
• 4.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)46
• 4.3 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)46-47
• 4.4 信號(hào)采集調(diào)理電路的設(shè)計(jì)47-49
• 4.5 CPU電路設(shè)計(jì)49-55
• 4.5.1 STM32ZET6簡(jiǎn)介49-50
• 4.5.2 STM32ZET6處理器最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)50-55
• 4.6 ZigBee JN5148通訊模塊設(shè)計(jì)55-61
• 4.6.1 ZigBee JN5148模塊簡(jiǎn)介55-56
• 4.6.2 JN5148最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-57
• 4.6.3 傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)57
• 4.6.4 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)57-61
• 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)61-71
• 5.1 RVMDK簡(jiǎn)介61
• 5.2 GPIO/LED軟件設(shè)計(jì)61-62
• 5.3 串口通信軟件設(shè)計(jì)62-63
• 5.4 ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)63-64
• 5.5 PWM輸出軟件設(shè)計(jì)64-65
• 5.6 ZIgBee軟件設(shè)計(jì)65-71
• 5.6.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)概述65-66
• 5.6.2 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境66
• 5.6.3 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)66-68
• 5.6.4 路由節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)68-69
• 5.6.5 傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)69-71
• 第六章 試驗(yàn)調(diào)試結(jié)果71-75
• 6.1 ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換調(diào)試71-72
• 6.2 PWM輸出調(diào)試72
• 6.3 驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試實(shí)驗(yàn)72-73
• 6.4 DC/DC變換器調(diào)試實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.5 MPPT實(shí)驗(yàn)74-75
• 第七章 總結(jié)與展望75-77
• 7.1 全文總結(jié)75-76
• 7.2 前景展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：932247