离网型风光互补发电系统控制器

论文摘要

在新能源的开发利用中,风能和太阳能的开发利用得到了极大的重视,取得了较快的发展。风能与太阳能在时间和地域上均有很强的互补性,风光互补发电系统实现太阳能与风能的完美互补,扬长避短,使得两种新能源充分发挥其优势,提高了供电可靠性。本文以离网型风光互补发电系统控制器为主要研究对象,提出了一种基于变步长扰动观察法的风光互补发电系统最大功率点跟踪的算法,设计了控制器的硬件系统和软件系统,并完成了仿真与实验。本文主要做了如下工作：第一,介绍了课题的研究意义和主要内容。主要论述了风力发电的发展现状、太阳能发电的发展现状、离网型风光互补发电系统的应用、本文研究意义及主要内容。第二,分析了垂直轴风力机、永磁直驱发电机以及光伏电池的特性,并建立了它们的数学模型。第三,提出一种基于变步长扰动观察法的风光互补发电系统最大功率点跟踪的算法。分析了最大功率点跟踪常用算法,提出了一种基于变步长扰动观察法的风光互补发电系统最大功率点跟踪的算法,给出了光伏发电系统MPPT算法以及垂直轴风力发电机MPPT算法的实现过程。第四,设计了风光互补发电系统控制器的软件和硬件系统,对控制器的软硬件进行了分析和总结。第五,在MATLAB/SIMULINK环境下,建立了风光互补发电系统的仿真模型并进行了仿真。完成了风光互补发电系统控制器的样机试制、安装以及调试工作,利用山东大学风能试验基地平台进行了风光互补发电系统的实验,分析了采集的系统数据。最后,本文得出结论：应用基于变步长扰动观察法的MPPT算法实现了风光互补发电系统的最大功率点跟踪,发电功率稳定在最大功率以下很小范围内,控制效果较好。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 风力发电的发展现状
• 1.1.1 风力发电的发展现状
• 1.1.2 垂直轴风力机的发展现状
• 1.2 太阳能发电的发展现状
• 1.3 离网型风光互补发电系统的应用
• 1.4 本文的研究意义及主要研究内容
• 1.4.1 本文的研究意义
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 第二章 离网型风光互补发电系统性能分析
• 2.1 垂直轴风力机的功率特性
• 2.2 永磁发电机性能分析
• 2.3 光伏发电原理
• 2.4 风光互补发电系统运行分析
• 第三章 基于扰动观察法的风光互补发电系统MPPT算法
• 3.1 最大功率点跟踪常用算法分析
• 3.1.1 恒电压跟踪法
• 3.1.2 扰动观察法
• 3.1.3 增量电导法
• 3.1.4 模糊逻辑控制法
• 3.1.5 叶尖速比控制
• 3.1.6 功率信号反馈控制
• 3.2 光伏发电系统MPPT算法的实现
• 3.3 垂直轴风力发电系统MPPT算法的实现
• 第四章 风光互补发电系统控制器的设计
• 4.1 风光互补发电系统控制器的硬件设计
• 4.1.1 风光互补发电系统控制器硬件设计的功能要求
• 4.1.2 单片机选型及外围控制电路设计
• 4.1.3 电源电路
• 4.1.4 风力机电磁刹车系统
• 4.1.5 DC/DC变换器与充电电路
• 4.1.6 数据检测电路
• 4.2 风光互补发电系统控制器的软件设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 仿真与实验
• 5.1 MATLAB/SIMULINK仿真
• 5.2 样机研制与试验平台
• 5.2.1 样机研制
• 5.2.2 试验平台
• 5.3 控制器实验分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表