光伏电热水器用非隔离式升降压变换器的研究
发布时间：2022-10-24 19:49
太阳能热水器由于节能的优点深受广大用户喜爱,但传统太阳能热水器普遍存在集热管脆弱易爆裂、管道老化易漏水、维修难度大、安装范围局限只满足部分用户等问题。光伏产业的快速发展为太阳能热水器带来了新的机遇,光伏电热水器由此诞生。光伏电热水器具有传统太阳能热水器环保节能的特点,同时在阴雨天气下亦可配合“谷电”进行互补加热,因其不存在传统太阳能热水器的缺点,并且安装灵活方便、维护安全简易、使用寿命较长等优点突出,如今越来越受到人们的重视。本文针对光伏电热水器的DC/DC变换器展开了研究,分析了不同类型DC/DC变换器在光伏电热水器中的优缺点,提出了非隔离式升降压DC/DC变换器最适合光伏电热水器,并选择其中最合适的Cuk电路进行了详细的分析与实验。首先,分析了所选变换器的等效模型,求出了控制—输出的关系公式和输入—输出的关系公式,为下文的参数设计以及最大功率点跟踪优化提供了理论基础;其次,通过公式推导,对变换器的电感器、开关管、二极管、电容以及负载参数进行了设计;最后,通过将光伏电池模型与所研究非隔离式升降压变换器模型结合分析,提出了一种改进的最大功率点跟踪控制方法,并基于dsPIC30F2020...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的研究内容
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 本课题创新点
1.4 本章小结
第二章 光伏电热水器变换器主电路的分析与建模
2.1 光伏电热水器系统变换器的比较与选择
2.2 光伏电热水器变换器的工作原理
2.3 光伏电热水器变换器的模型
2.3.1 光伏电热水器变换器的平均模型
2.3.2 功率级传递函数
2.3.2.1 控制—输出电压传递函数Tp
2.3.2.2 输入—输出电压传递函数Mv
2.4 本章小结
第三章 光伏电热水器变换器主电路的参数设计
3.1 输入电感与输出电感的设计
3.1.1 电感器的数值计算
3.1.2 磁芯材料的选择
3.1.3 磁芯的形状与尺寸
3.1.4 磁芯匝数的计算
3.2 开关管的设计
3.2.1 开关管的选择
3.2.2 开关管散热器的选择
3.3 二极管的设计
3.4 电容C_1、C_2的计算
3.5 定值负载的选取
3.6 本章小结
第四章 最大功率点跟踪与辅助电路设计
4.1 光伏电热水器的最大功率点跟踪
4.1.1 光伏电池的数学模型与输出特性
4.1.2 定阻值光伏系统DC/DC变换器的选取
4.1.3 常见最大功率点跟踪方法
4.1.4 新型改进最大功率点跟踪方法
4.2 控制电路硬件设计
4.2.1 单片机及外围电路
4.2.2 辅助电源的设计
4.2.3 采样电路的设计
4.2.4 驱动电路的设计
4.3 本章小结
第五章 仿真与实验
5.1 变换器主电路的仿真分析
5.2 MPPT算法与变换器主电路结合仿真
5.3 实验电路及波形
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]第1讲 磁的基本知识[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(07)
[2]第3讲 软磁材料和应用[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(09)
[3]第6讲 电感和反激变压器设计[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(12)
[4]开关电源中电容器的选择[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2008(07)
[5]基于分布式最大功率跟踪的光伏系统输出特性分析[J]. 王丰,孔鹏举,Fred C.Lee,卓放. 电工技术学报. 2015(24)
[6]光伏发电发展趋势分析[J]. 章激扬,李达,杨苹,许志荣,周少雄. 可再生能源. 2014(02)
[7]一体化太阳能热泵热水器蓄能特性对比研究[J]. 吴薇,王玲珑,张甜湉. 太阳能学报. 2015(09)
[8]一种电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法[J]. 杨勇,朱彬彬,赵方平,陶雪慧,曹丰文. 中国电机工程学报. 2014(06)
[9]梯度式变步长MPPT算法在光伏系统中的应用[J]. 陈亚爱,周京华,李津,周玲玲. 中国电机工程学报. 2014(19)
[10]太阳电池最大功率恒压跟踪研究[J]. 张忠政,程晓舫. 中国电机工程学报. 2014(26)
硕士论文
[1]DC/DC单管谐振式变换器在太阳能电热水器中的应用[D]. 刘华斌.青岛大学 2019
[2]基于差分进化和粒子群的混合MPPT算法研究与光伏控制器设计[D]. 刘宜罡.西南交通大学 2018
[3]家用型分布式并离网光伏发电系统研究[D]. 程广.西南交通大学 2017
[4]分布式微网光伏发电逆变系统的研究[D]. 李晓鹏.河北科技大学 2017
[5]基于恒定电压法和阻抗匹配法的MPPT算法的研究[D]. 蔡昕辰.湖北工业大学 2012
[6]基于软开关与磁集成技术的Cuk变换器[D]. 钟安明.合肥工业大学 2010
本文编号：3697112
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的研究内容
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 本课题创新点
1.4 本章小结
第二章 光伏电热水器变换器主电路的分析与建模
2.1 光伏电热水器系统变换器的比较与选择
2.2 光伏电热水器变换器的工作原理
2.3 光伏电热水器变换器的模型
2.3.1 光伏电热水器变换器的平均模型
2.3.2 功率级传递函数
2.3.2.1 控制—输出电压传递函数Tp
2.3.2.2 输入—输出电压传递函数Mv
2.4 本章小结
第三章 光伏电热水器变换器主电路的参数设计
3.1 输入电感与输出电感的设计
3.1.1 电感器的数值计算
3.1.2 磁芯材料的选择
3.1.3 磁芯的形状与尺寸
3.1.4 磁芯匝数的计算
3.2 开关管的设计
3.2.1 开关管的选择
3.2.2 开关管散热器的选择
3.3 二极管的设计
3.4 电容C_1、C_2的计算
3.5 定值负载的选取
3.6 本章小结
第四章 最大功率点跟踪与辅助电路设计
4.1 光伏电热水器的最大功率点跟踪
4.1.1 光伏电池的数学模型与输出特性
4.1.2 定阻值光伏系统DC/DC变换器的选取
4.1.3 常见最大功率点跟踪方法
4.1.4 新型改进最大功率点跟踪方法
4.2 控制电路硬件设计
4.2.1 单片机及外围电路
4.2.2 辅助电源的设计
4.2.3 采样电路的设计
4.2.4 驱动电路的设计
4.3 本章小结
第五章 仿真与实验
5.1 变换器主电路的仿真分析
5.2 MPPT算法与变换器主电路结合仿真
5.3 实验电路及波形
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]第1讲 磁的基本知识[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(07)
[2]第3讲 软磁材料和应用[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(09)
[3]第6讲 电感和反激变压器设计[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2007(12)
[4]开关电源中电容器的选择[J]. 赵修科. 电源技术应用. 2008(07)
[5]基于分布式最大功率跟踪的光伏系统输出特性分析[J]. 王丰,孔鹏举,Fred C.Lee,卓放. 电工技术学报. 2015(24)
[6]光伏发电发展趋势分析[J]. 章激扬,李达,杨苹,许志荣,周少雄. 可再生能源. 2014(02)
[7]一体化太阳能热泵热水器蓄能特性对比研究[J]. 吴薇,王玲珑,张甜湉. 太阳能学报. 2015(09)
[8]一种电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法[J]. 杨勇,朱彬彬,赵方平,陶雪慧,曹丰文. 中国电机工程学报. 2014(06)
[9]梯度式变步长MPPT算法在光伏系统中的应用[J]. 陈亚爱,周京华,李津,周玲玲. 中国电机工程学报. 2014(19)
[10]太阳电池最大功率恒压跟踪研究[J]. 张忠政,程晓舫. 中国电机工程学报. 2014(26)
硕士论文
[1]DC/DC单管谐振式变换器在太阳能电热水器中的应用[D]. 刘华斌.青岛大学 2019
[2]基于差分进化和粒子群的混合MPPT算法研究与光伏控制器设计[D]. 刘宜罡.西南交通大学 2018
[3]家用型分布式并离网光伏发电系统研究[D]. 程广.西南交通大学 2017
[4]分布式微网光伏发电逆变系统的研究[D]. 李晓鹏.河北科技大学 2017
[5]基于恒定电压法和阻抗匹配法的MPPT算法的研究[D]. 蔡昕辰.湖北工业大学 2012
[6]基于软开关与磁集成技术的Cuk变换器[D]. 钟安明.合肥工业大学 2010
本文编号：3697112
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