独立风光互补发电能量变换技术研究

论文摘要

随着当今社会环境污染和能源枯竭等问题的日益尖锐,改变能源结构已成为人们的首要问题,同时又为了满足人们对能源的迫切需求。太阳能和风能是一种最为广泛的能源,考虑到两者单独发电在时间上和地域上的局限性,所以把两者组合起来构成相互补充的新型发电系统,是目前研究的热点课题。本篇文章介绍了风光互补发电系统的发展背景,表述了目前国内外风光互补发电系统的研究状况和发展趋势,阐述了风光互补发电系统的构成及其工作原理,详细论述了风机、光伏阵列和蓄电池的运行原理及其特性;根据实地情况确定了风机、太阳能电池和蓄电池的容量,在保证负载能够运行的前提下,也综合考虑了投资成本等因素实现风光互补发电系统的最优组合。考虑到以往传统的逆变电源采用后级工频升压和电气隔离的不足之处,本文采用了高频升压逆变技术,前级直流部分以SG3525为控制核心,后级电路以PIC16F73单片机为主控芯片,采用单极性SPWM控制方式,实现低压直流输入,标准市电输出。逆变控制器采用自抗扰器进行控制,并对其进行了仿真实验,并建立了电路的仿真模型,利用MATLAB/SMULINK对控制系统进行了仿真分析,取得了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 可再生能源的状况及发展趋势
• 1.2 国内外发展状况及趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 风光互补发电系统构成及工作原理
• 2.1 风力发电机组的结构及工作原理
• 2.2 太阳能光伏电池的工作原理
• 2.3 蓄电池的工作原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 风光互补发电能量变换系统仿真及分析
• 3.1 逆变系统仿真模型的建立
• 3.2 自抗扰器的设计
• 3.2.1 跟踪-微分器TD
• 3.2.2 状态扩张器ESO
• 3.2.3 非线性状态误差反馈律NLSEF
• 3.3 仿真模型
• 3.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 风光互补能量变换系统的软硬件设计
• 4.1 风光互补逆变器的选取
• 4.2 直流环节电路拓扑结构
• 4.3 功率变换器元件参数确定
• 4.4 DC/DC 变换环节控制电路硬件设计
• 4.5 逆变器硬件电路设计
• 4.5.1 PWM 的控制原理
• 4.5.2 单片机及外围电路
• 4.5.3 开关驱动电路
• 4.5.4 霍尔传感器
• 4.6 系统软件设计
• 4.7 系统调试与实验
• 4.7.1 电路调试
• 4.7.2 联机调试
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢