基于短路电流法MPPT控制的温差发电变流装置研究
发布时间：2023-04-05 02:33
随着对能源需求的扩大,传统化石能源对生态环境破坏的加剧,亟需寻找清洁的替代能源,温差发电器(thermoelectric generator,TEG)是一种将热能直接转化为电能的新能源发电装置,其热能来源可以是太阳能、地热能、海洋温差、工业余热废热等,发电过程无振动、无噪音、无污染排放,具有广阔的应用前景。本文主要从半导体温差发电的短路电流法最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制策略以及温差发电变流装置的双向DC/DC变换器、微型逆变器展开研究。首先,通过分析半导体温差发电片的等效模型和对外电特性,结合Boost电路各工作模态的电路图,提出了使用Boost电感电流计算温差发电片短路电流的方法,使用PI控制器将电感电流有效值控制在温差发电片短路电流的一半,从而实现最大功率点跟踪。此外,通过引入输入电容串联开关管支路,对使用电感电流估算短路电流的MPPT控制算法进行了改进,提高了系统整体效率。与传统温差发电MPPT控制策略不同,此方法仅需采集电感电流值,单个控制周期即可完成对最大功率点的准确定位,对变换器正常工作无影响,稳态工作后无震荡、无...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 温差发电技术研究现状与应用
1.2.1 国外温差发电技术研究现状与应用
1.2.2 国内温差发电技术研究现状与应用
1.3 温差发电变流技术及其发展趋势
1.4 论文主要内容
2 半导体温差发电最大功率点跟踪技术
2.1 半导体温差发电片
2.1.1 温差发电原理
2.1.2 半导体温差发电片模型
2.1.3 半导体温差发电片电特性
2.2 传统温差发电MPPT算法
2.2.1 扰动观察法及其改进算法
2.2.2 电导增量法
2.2.3 开路电压法
2.2.4 短路电流法
2.3 根据电感电流估算短路电流的MPPT算法
2.3.1 最大功率点跟踪的主电路及模态分析及短路电流计算
2.3.2 控制策略
2.3.3 电流采样噪声及滤波
2.3.4 仿真分析
2.4 改进的根据电感电流估算短路电流的MPPT算法
2.4.1 改进的主电路模态分析
2.4.2 控制策略
2.4.3 输入电容分析
2.4.4 仿真分析
2.5 本章小结
3 温差发电变流装置
3.1 变流装置拓扑
3.1.1 温差发电变流装置系统结构
3.1.2 系统参数及控制策略
3.2 双向DC/DC
3.2.1 设计要求
3.2.2 双向DC/DC拓扑及模态分析
3.2.3 控制策略
3.2.4 仿真分析
3.3 微型逆变器
3.3.1 设计要求
3.3.2 微型逆变器拓扑选择及分析
3.3.3 控制策略
3.3.4 仿真分析
3.4 本章小结
4 基于短路电流法MPPT的温差发电变流装置设计与实现
4.1 短路电流法MPPT设计与验证
4.1.1 短路电流法MPPT设计指标
4.1.2 Boost电感设计
4.1.3 器件选型
4.1.4 Boost硬件电路
4.1.5 软件设计
4.1.6 实验波形对比与分析
4.2 双向DC/DC设计与验证
4.2.1 双向DC/DC设计指标
4.2.2 双向Buck/Boost电感设计
4.2.3 器件选型
4.2.4 双向DC/DC硬件电路
4.2.5 软件设计
4.2.6 实验波形分析
4.3 微型逆变器设计与验证
4.3.1 微型逆变器设计指标
4.3.2 反激变压器设计
4.3.3 器件选型
4.3.4 微型逆变器硬件电路
4.3.5 软件设计
4.3.6 实验波形分析
4.4 图形用户界面
4.4.1 硬件平台
4.4.2 软件平台及应用设计
4.5 本章小结
5 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢
本文编号：3782554
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 温差发电技术研究现状与应用
1.2.1 国外温差发电技术研究现状与应用
1.2.2 国内温差发电技术研究现状与应用
1.3 温差发电变流技术及其发展趋势
1.4 论文主要内容
2 半导体温差发电最大功率点跟踪技术
2.1 半导体温差发电片
2.1.1 温差发电原理
2.1.2 半导体温差发电片模型
2.1.3 半导体温差发电片电特性
2.2 传统温差发电MPPT算法
2.2.1 扰动观察法及其改进算法
2.2.2 电导增量法
2.2.3 开路电压法
2.2.4 短路电流法
2.3 根据电感电流估算短路电流的MPPT算法
2.3.1 最大功率点跟踪的主电路及模态分析及短路电流计算
2.3.2 控制策略
2.3.3 电流采样噪声及滤波
2.3.4 仿真分析
2.4 改进的根据电感电流估算短路电流的MPPT算法
2.4.1 改进的主电路模态分析
2.4.2 控制策略
2.4.3 输入电容分析
2.4.4 仿真分析
2.5 本章小结
3 温差发电变流装置
3.1 变流装置拓扑
3.1.1 温差发电变流装置系统结构
3.1.2 系统参数及控制策略
3.2 双向DC/DC
3.2.1 设计要求
3.2.2 双向DC/DC拓扑及模态分析
3.2.3 控制策略
3.2.4 仿真分析
3.3 微型逆变器
3.3.1 设计要求
3.3.2 微型逆变器拓扑选择及分析
3.3.3 控制策略
3.3.4 仿真分析
3.4 本章小结
4 基于短路电流法MPPT的温差发电变流装置设计与实现
4.1 短路电流法MPPT设计与验证
4.1.1 短路电流法MPPT设计指标
4.1.2 Boost电感设计
4.1.3 器件选型
4.1.4 Boost硬件电路
4.1.5 软件设计
4.1.6 实验波形对比与分析
4.2 双向DC/DC设计与验证
4.2.1 双向DC/DC设计指标
4.2.2 双向Buck/Boost电感设计
4.2.3 器件选型
4.2.4 双向DC/DC硬件电路
4.2.5 软件设计
4.2.6 实验波形分析
4.3 微型逆变器设计与验证
4.3.1 微型逆变器设计指标
4.3.2 反激变压器设计
4.3.3 器件选型
4.3.4 微型逆变器硬件电路
4.3.5 软件设计
4.3.6 实验波形分析
4.4 图形用户界面
4.4.1 硬件平台
4.4.2 软件平台及应用设计
4.5 本章小结
5 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢
本文编号：3782554
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