独立光伏发电技术应用研究

发布时间：2020-09-16 09:25

　　 太阳能是一种丰富的清洁能源,在当今以及未来的社会生活中,都有巨大的应用需求,太阳能及其利用方式也在飞速发展当中。光伏发电作为太阳能的一种利用方式,虽然经过了多年的开发利用,仍然持续稳定发展。近年来,在政策引导和市场需求双重驱动下,我国光伏电站的建设量逐年增加,其中分布式光伏以及独立式光伏获得了突破性发展,且仍具有很大的发展前景。本论文以独立光伏发电系统为研究对象,提高太阳能发电效能为主要目标,对独立光伏系统中充放电控制的最大功率点跟踪、光伏离网逆变以及主动式追日控制等关键技术做了深入研究。首先,介绍了独立光伏发电系统的组成以及提高太阳能利用效能的改进措施,针对这些改进措施涉及到的独立光伏发电系统关键技术进行了文献综述,介绍了相关技术的研究现状和发展趋势。其次,对光伏电池的工作原理以及等效电路进行了分析,根据SFM100型光伏电池的基本参数,建立光伏电池的数学模型;在MATLAB环境下,对建立的光伏电池模型进行验证;仿真实现了MPPT(最大功率点跟踪)算法,比较了固定步长扰动观察法以及变步长扰动观察法的跟踪效果。在此研究基础上,设计了基于MPPT功能的蓄电池充电电路。再次,对天文年历算法进行研究,设计了二自由度光跟踪机械结构,基于STM32F103C8T6微控制器设计制作了追日控制单元。微控制器通过RTC单元实现天文年历算法,计算出任意时刻太阳的空间位置;通过检测极限位置信号,实现二自由度机械平台的上电复位定位;通过电机反馈脉冲实现平台实时位置检测;根据计算出的太阳的空间位置和当前平台位置偏差,实现机械平台二自由度光跟踪控制功能。然后,在研究分析独立光伏系统逆变器实现方法的基础上,采用前级推挽升压后级全桥逆变的拓扑结构,设计了500W的单户用光伏离网逆变器。该逆变器以STM32F103VCT6微控制器为核心,先将12VDC通过推挽式DC/DC变换电路升压到340V,再输出SPWM信号控制全桥实现功率驱动,最后经LC滤波实现正弦220VAC逆变输出。采用稳定直流升压电路输出电压,固定SPWM码表的策略,简化了逆变器硬件结构和软件逻辑,直流升压电路采用增量式PID控制算法。最后,对课题所完成的内容进行实验测试与数据分析。包括对蓄电池充电控制电路进行测试数据分析,验证MPPT功能;对逆变器技术指标进行测试,验证其带负载能力、效率以及失真度等性能;对追日控制系统做固定式以及主动式追日对比研究,绘制发电效能对比图。实验结果证明,论文中研究的技术内容对提高太阳能发电效能具有重要的意义。
【学位单位】：吉林化工学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM615;TM914.4
【部分图文】：

而电池边沿的漏电可用并联电阻 表示，图中 R 为外接负载，如图2.2 所示光伏电池等效电路图：图 2.2 光伏电池等效电路由图可以得出光伏电池的输出特性方程为[20]： = sc = sc 00 . ( ) 1/1 （2.1）其中 0= 0 1 0 .1 1 /1 （2.2）其中参数详见表 2.1。为简化模型，一般将 或 忽略不计。由等效电路可知，当忽略 ，得到简化的光伏电池输出特性方程： = 0, ( ( ) 1)- （2.3）当负载为零时，即 V=0，此时光生电流 将全部流向负载；在外电路处于开路状态时，I=0，即电流全部通过二极管，此时开路电压 V： = ( h 01) （2.4）从关系式中可以看出

光伏电池模型

图 2.6 变步长扰动观察法仿真模型为了验证变步长扰动观察法的跟踪效果，在仿真模型中使用单位阶跃响应模块过设定使光照度在 0.2s 时阶跃性改变，由 1000W/m2变为 800W/m2，当光照度改PPT 控制算法可以改变光伏电池模型工作点，追踪最大功率点。将小步长、大步

【参考文献】

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本文编号：2819691