太陽(yáng)能是一種豐富的清潔能源,在當(dāng)今以及未來(lái)的社會(huì)生活中,都有巨大的應(yīng)用需求,太陽(yáng)能及其利用方式也在飛速發(fā)展當(dāng)中。光伏發(fā)電作為太陽(yáng)能的一種利用方式,雖然經(jīng)過(guò)了多年的開(kāi)發(fā)利用,仍然持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。近年來(lái),在政策引導(dǎo)和市場(chǎng)需求雙重驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)光伏電站的建設(shè)量逐年增加,其中分布式光伏以及獨(dú)立式光伏獲得了突破性發(fā)展,且仍具有很大的發(fā)展前景。本論文以獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,提高太陽(yáng)能發(fā)電效能為主要目標(biāo),對(duì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)中充放電控制的最大功率點(diǎn)跟蹤、光伏離網(wǎng)逆變以及主動(dòng)式追日控制等關(guān)鍵技術(shù)做了深入研究。首先,介紹了獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成以及提高太陽(yáng)能利用效能的改進(jìn)措施,針對(duì)這些改進(jìn)措施涉及到的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述,介紹了相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。其次,對(duì)光伏電池的工作原理以及等效電路進(jìn)行了分析,根據(jù)SFM100型光伏電池的基本參數(shù),建立光伏電池的數(shù)學(xué)模型;在MATLAB環(huán)境下,對(duì)建立的光伏電池模型進(jìn)行驗(yàn)證;仿真實(shí)現(xiàn)了MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)算法,比較了固定步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法以及變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的跟蹤效果。在此研究基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于MPPT功能的蓄電池充電電路。再次,對(duì)天文年歷算法進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了二自由度光跟蹤機(jī)械結(jié)構(gòu),基于STM32F103C8T6微控制器設(shè)計(jì)制作了追日控制單元。微控制器通過(guò)RTC單元實(shí)現(xiàn)天文年歷算法,計(jì)算出任意時(shí)刻太陽(yáng)的空間位置;通過(guò)檢測(cè)極限位置信號(hào),實(shí)現(xiàn)二自由度機(jī)械平臺(tái)的上電復(fù)位定位;通過(guò)電機(jī)反饋脈沖實(shí)現(xiàn)平臺(tái)實(shí)時(shí)位置檢測(cè);根據(jù)計(jì)算出的太陽(yáng)的空間位置和當(dāng)前平臺(tái)位置偏差,實(shí)現(xiàn)機(jī)械平臺(tái)二自由度光跟蹤控制功能。然后,在研究分析獨(dú)立光伏系統(tǒng)逆變器實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上,采用前級(jí)推挽升壓后級(jí)全橋逆變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了500W的單戶用光伏離網(wǎng)逆變器。該逆變器以STM32F103VCT6微控制器為核心,先將12VDC通過(guò)推挽式DC/DC變換電路升壓到340V,再輸出SPWM信號(hào)控制全橋?qū)崿F(xiàn)功率驅(qū)動(dòng),最后經(jīng)LC濾波實(shí)現(xiàn)正弦220VAC逆變輸出。采用穩(wěn)定直流升壓電路輸出電壓,固定SPWM碼表的策略,簡(jiǎn)化了逆變器硬件結(jié)構(gòu)和軟件邏輯,直流升壓電路采用增量式PID控制算法。最后,對(duì)課題所完成的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析。包括對(duì)蓄電池充電控制電路進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證MPPT功能;對(duì)逆變器技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證其帶負(fù)載能力、效率以及失真度等性能;對(duì)追日控制系統(tǒng)做固定式以及主動(dòng)式追日對(duì)比研究,繪制發(fā)電效能對(duì)比圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,論文中研究的技術(shù)內(nèi)容對(duì)提高太陽(yáng)能發(fā)電效能具有重要的意義。
【學(xué)位單位】：吉林化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615;TM914.4
【部分圖文】：

而電池邊沿的漏電可用并聯(lián)電阻 表示，圖中 R 為外接負(fù)載，如圖2.2 所示光伏電池等效電路圖：圖 2.2 光伏電池等效電路由圖可以得出光伏電池的輸出特性方程為[20]： = sc = sc 00 . ( ) 1/1 （2.1）其中 0= 0 1 0 .1 1 /1 （2.2）其中參數(shù)詳見(jiàn)表 2.1。為簡(jiǎn)化模型，一般將 或 忽略不計(jì)。由等效電路可知，當(dāng)忽略 ，得到簡(jiǎn)化的光伏電池輸出特性方程： = 0, ( ( ) 1)- （2.3）當(dāng)負(fù)載為零時(shí)，即 V=0，此時(shí)光生電流 將全部流向負(fù)載；在外電路處于開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，I=0，即電流全部通過(guò)二極管，此時(shí)開(kāi)路電壓 V： = ( h 01) （2.4）從關(guān)系式中可以看出

光伏電池模型

圖 2.6 變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法仿真模型為了驗(yàn)證變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法的跟蹤效果，在仿真模型中使用單位階躍響應(yīng)模塊過(guò)設(shè)定使光照度在 0.2s 時(shí)階躍性改變，由 1000W/m2變?yōu)?800W/m2，當(dāng)光照度改PPT 控制算法可以改變光伏電池模型工作點(diǎn)，追蹤最大功率點(diǎn)。將小步長(zhǎng)、大步

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 路瑤;何秋生;苑偉華;聶瑞興;;太陽(yáng)跟蹤方法綜述[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2014年05期

2 鄭黎明;黃劍波;;基于ADAMS和Simulink的太陽(yáng)跟蹤器聯(lián)合仿真[J];光學(xué)精密工程;2014年05期

3 陳玉潔;馬西沛;趙佳慶;王士濤;;時(shí)控法光伏發(fā)電智能追日系統(tǒng)的研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2013年09期

4 高曉峰;;蓄電池充放電用雙向DC-DC變換技術(shù)研究[J];科技致富向?qū)?2013年14期

5 程新黨;李宏;陳靜;毛軍;;基于天文年歷算法的7.5kW聚光光伏追日系統(tǒng)研制[J];機(jī)床與液壓;2012年18期

6 王成;鐘登翔;高峻\

本文編號(hào)：2819691