光伏集成模块发电系统控制器研究

发布时间：2017-09-27 22:22

  本文关键词：光伏集成模块发电系统控制器研究

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【摘要】：随着经济的发展和社会的进步,能源需求日益增长,常规能源越来越供不应求。同时,常规能源的大量使用造成了世界范围内的环境污染和生态恶化。因此新能源的开发和应用成为当今世界发展的必然趋势。太阳能是一种十分具有潜力的新能源,光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一。太阳能光伏发电对缓解能源危机和减少环境污染具有重要的意义,并具有广阔的应用前景。本论文将光伏组件直接与DC/DC变换器串联,能量转化效率高,采用模块化设计,系统构造灵活。光伏集成模块发电系统是将每个光伏组件都接有一个具有MPPT功能的高增益DC/DC变换器,然后并入电网,这样大幅提高了光伏组件的利用率。因为每个光伏组件具有独立的MPPT,增强了系统抗阴影能力。然后设计了一种基于正激变换的前级直流模块式DC/DC变换器,它具有结构简单、易于串并联、较高的电压增益、较低的纹波以及输入输出电气安全隔离等特点。本集成系统主要由光伏电池、功率电路、调理电路、传感器电路、A/D转换电路、CPU控制板、Zigbee通讯模块等组成。功率电路主要包括变换电路、高频变压器和整流电路。传感器电路所采集的信号经过调理电路后进行A/D转换,A/D转换输出到CPU进行相应的运算与控制,然后通过ZigBee通讯模块传送到上位机进行实时监控。论文首先阐述了光伏集成模块发电技术的发展现状,DC/DC控制器的特点,单端正激变换器的工作原理。在分析和研究了单端正激变换器拓扑结构和控制方法基础上对电路进行了建模与仿真,对其进行了验证。针对光伏电池的伏安特性具有强烈的非线性,对负载适应性较差,且光伏电池的输出功率随光照强度和温度等因素而变化的问题,采用基于正弦扰动的最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)非线性控制方法,并对多个光伏集成模块的串并联特性进行了分析研究。设计了基于TMS320F103ZET6的CPU控制电路,功率电路,调理电路和传感器电路,并进行了PWM、A/D转换和串口通讯等主要程序的设计和调试。针对基于Zigbee通讯模块的要求,设计了相应的通讯协议和串行通讯程序。
【关键词】：光伏集成模块 DC/DC变换器 最大功率跟踪 正弦扰动 串并联特性 ZigBee
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-13
• 1.1.1 课题研究的目的和意义10
• 1.1.2 光伏发电技术的发展现状10-13
• 1.2 光伏并网发电系统的拓扑研究13-16
• 1.2.1 常见光伏并网发电系统结构13-14
• 1.2.2 直流模块式光伏发电系统14-16
• 1.3 DC/DC变换器的介绍16
• 1.4 光伏发电系统MPPT控制技术16-17
• 1.5 ZigBee通讯技术17-18
• 1.6 本论文选题与主要研究内容18-19
• 第二章 直流模块式DC/DC变换器的设计19-28
• 2.1 常见隔离型DC/DC变换器19
• 2.2 单端正激式变换器工作原理19-22
• 2.3 正激式DC/DC变换器的建模与仿真22-28
• 2.3.1 PI控制的参数调节22-23
• 2.3.2 基于电流内环反馈控制的仿真23-25
• 2.3.3 基于双闭环控制DC/DC变换器的仿真25-28
• 第三章 光伏组件MPPT控制及串并联特性研究28-41
• 3.1 光伏电池的输出特性28-29
• 3.2 MPPT的控制过程29-30
• 3.3 基于正弦扰动的MPPT非线性控制算法及仿真30-36
• 3.3.1 MPPT非线性控制算法原理30-31
• 3.3.2 MPPT控制31
• 3.3.3 正弦扰动法31-33
• 3.3.4 基于正弦扰动的MPPT非线性控制算法仿真33-36
• 3.4 集成组件串并联特性研究36-41
• 3.4.1 串联集成组件36-38
• 3.4.2 并联集成组件38-41
• 第四章 系统的硬件设计41-61
• 4.1 主电路设计41-46
• 4.1.1 主电路结构41
• 4.1.2 技术指标41
• 4.1.3 最大导通时间的确定41
• 4.1.4 变压器相关参数的确定41-43
• 4.1.5 输出滤波电感的选取43-44
• 4.1.6 输出滤波电容的选取44
• 4.1.7 主开关管的设计44-45
• 4.1.8 二极管的选取45-46
• 4.2 驱动电路的设计46
• 4.3 稳压电路的设计46-47
• 4.4 信号采集调理电路的设计47-49
• 4.5 CPU电路设计49-55
• 4.5.1 STM32ZET6简介49-50
• 4.5.2 STM32ZET6处理器最小系统的设计50-55
• 4.6 ZigBee JN5148通讯模块设计55-61
• 4.6.1 ZigBee JN5148模块简介55-56
• 4.6.2 JN5148最小系统设计56-57
• 4.6.3 传感器节点的设计57
• 4.6.4 协调器节点的设计57-61
• 第五章 系统的软件设计61-71
• 5.1 RVMDK简介61
• 5.2 GPIO/LED软件设计61-62
• 5.3 串口通信软件设计62-63
• 5.4 ADC数模转换软件设计63-64
• 5.5 PWM输出软件设计64-65
• 5.6 ZIgBee软件设计65-71
• 5.6.1 开发平台概述65-66
• 5.6.2 软件开发环境66
• 5.6.3 协调器节点的软件设计66-68
• 5.6.4 路由节点的软件设计68-69
• 5.6.5 传感器节点的软件设计69-71
• 第六章 试验调试结果71-75
• 6.1 ADC数模转换调试71-72
• 6.2 PWM输出调试72
• 6.3 驱动电路调试实验72-73
• 6.4 DC/DC变换器调试实验73-74
• 6.5 MPPT实验74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 全文总结75-76
• 7.2 前景展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：932247