如今能源短缺和環(huán)境污染已然變成了當(dāng)今社會(huì)需應(yīng)對(duì)的最主要問題。太陽能作為一種可再生的、綠色無污染的新型能源,擁有巨大的開發(fā)潛力和應(yīng)用價(jià)值,得到了各國的廣泛關(guān)注。但溫度、太陽光照等環(huán)境因素會(huì)嚴(yán)重影響光伏電池的能量輸出和利用率,因此,研究具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能的光伏充放電控制器具有非常重要的意義。分析光伏電池輸出特性,以I_(sc),U_(oc),I_m,U_(oc)為參數(shù)建立光伏電池在均勻光照條件下的仿真模型,通過仿真曲線和實(shí)際測(cè)量曲線相比較,誤差為4.2%,證明了該模型的有效性。在Matlab上搭建在部分陰影環(huán)境下的模型,仿真研究光伏陣列在復(fù)雜環(huán)境下的輸出特性。根據(jù)光伏充放電控制器的主要功能,完成系統(tǒng)各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)。主要包括MCU電路、電源電路、電壓基準(zhǔn)電路、DC/DC電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、電壓電流采集電路以及輸入濾波電路等硬件電路的設(shè)計(jì)。其中選用Freescale系列高性能芯片MC9S12XET256作為系統(tǒng)的MCU,DC/DC電路由四個(gè)MOSFET構(gòu)成的全橋電路,高頻變壓器和輸出濾波電路構(gòu)成。設(shè)計(jì)改進(jìn)的MPPT算法。依據(jù)光伏電池的輸出特性,研究常用的MPPT算法的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)均勻光照條件設(shè)計(jì)一種利用表達(dá)式S(k)將電導(dǎo)增量法和PID控制法相結(jié)合的改進(jìn)型MPPT控制算法。在Matlab上進(jìn)行仿真并與電導(dǎo)增量法和PID控制法相對(duì)比,驗(yàn)證該算法的優(yōu)勢(shì)。在陰影條件下光伏電池輸出曲線呈現(xiàn)多峰值的特點(diǎn),為防止系統(tǒng)陷入局部最大值,設(shè)計(jì)一種先進(jìn)行部分掃描獲取全局峰值的位置,然后依據(jù)上面改進(jìn)控制法進(jìn)一步精確跟蹤的多峰值MPPT算法,并在不同環(huán)境下進(jìn)行仿真分析,表明此算法在復(fù)雜環(huán)境下也具有良好的跟蹤性能。軟件部分,采用C語言完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)。主要包括A/D采樣程序、帶有MPPT控制算法的蓄電池充放電控制程序、PWM程序以及故障顯示程序等程序模塊。搭建系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái),進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的光伏系統(tǒng)充放電控制器的發(fā)電功率能夠提高了6.8W,跟蹤速度為170ms,實(shí)現(xiàn)了對(duì)光伏電池最大功率點(diǎn)的跟蹤。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615
【部分圖文】：

圖 1-1 獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)框架圖伏電池板是整個(gè)系統(tǒng)的能量來源，將接受的太陽光轉(zhuǎn)換成電能。是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的控制“大腦”，一方面是對(duì)光伏電池板進(jìn)行控，另一方面是控制蓄電池的充放電使之最優(yōu)化，從而使蓄電池的。逆變?cè)O(shè)備的功能是將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷�，提供給交流負(fù)是系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，是整個(gè)系統(tǒng)能量中樞環(huán)節(jié)。制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其主要工作內(nèi)容有三個(gè)方面：第一，實(shí)陣列的最大功率跟蹤，提升光伏電池的利用率；第二，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄控制，延長(zhǎng)其使用壽命；第三，對(duì)系統(tǒng)的輸出能量進(jìn)行優(yōu)化和分要研究?jī)?nèi)容集中在對(duì)光伏電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤上。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)沒有蓄電池，而是的電能，直接經(jīng)過并網(wǎng)逆變器送入電網(wǎng)。省去蓄電池，避免了電來的能量損耗以及節(jié)省了電池所帶來的維護(hù)費(fèi)用。以電網(wǎng)作儲(chǔ)能

圖 1-2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)伏發(fā)電系統(tǒng)是以光伏發(fā)電和非光伏發(fā)電相結(jié)合作為發(fā)電形式相互補(bǔ)充，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)功能更加完。如圖 1-3 所示，與獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，外整合一路柴油發(fā)電機(jī)組和一路風(fēng)力發(fā)電作為系統(tǒng)系統(tǒng)可以盡最大能力的利用好太陽能和風(fēng)能，也使境。同時(shí)增加一路柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，經(jīng)系統(tǒng)，或者經(jīng)過旁路線路直接給交流負(fù)載供電。系式光伏發(fā)電的缺點(diǎn)。

圖 1-2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)合型光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是以光伏發(fā)電和非光伏發(fā)電相結(jié)合作為系統(tǒng)種發(fā)電形式相互補(bǔ)充，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)功能更加完善，境。如圖 1-3 所示，與獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，此種額外整合一路柴油發(fā)電機(jī)組和一路風(fēng)力發(fā)電作為系統(tǒng)的供個(gè)系統(tǒng)可以盡最大能力的利用好太陽能和風(fēng)能，也使系統(tǒng)環(huán)境。同時(shí)增加一路柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，經(jīng)過整流系統(tǒng)，或者經(jīng)過旁路線路直接給交流負(fù)載供電。系統(tǒng)在立式光伏發(fā)電的缺點(diǎn)。

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本文編號(hào)：2815751