光伏系统最大功率跟踪控制器的设计

论文摘要

能源危机的到来,使得太阳能发电在政策扶持、技术突破的情况下得到大力发展。随着光伏电池的成本下降,光伏系统已经不仅仅只为偏远无电地区供电,而是逐步的走进人们的日常生产生活中,小到太阳能喷泉,太阳能路灯系统,大到太阳能汽车,太阳能制氢。在这些系统中,光伏系统都是不可或缺的。由于光伏电池的光电转换效率相对较低,为了使负载获得最大的输出功率,因此需要最大功率跟踪控制器对光伏系统进行控制。本文首先介绍了光伏发电的发展状况以及MPPT的研究意义,总结了常用的最大功率控制算法以及DC-DC变换电路,比较了各种算法的优劣,并对扰动法的算法提出了改进。其次设计了Boost电路的主电路和控制电路,对Boost电路的效率进行了测试。本文采用高性能的数字信号处理芯片来输出PWM信号来控制IGBT的导通,通过调节Boost电路的占空比来改变光伏电池的输出电压。本文采用扰动法实现了光伏系统的最大功率跟踪。最后,对电路进行了实验,实验显示,系统能够对快速的跟踪最大功率点,整个系统设计能够安全、可靠地运行。在实验过程中,扰动法偶尔发生了误判现象,解释了误判现象的原因并提出了相应的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外太阳能应用的现状
• 1.1.1 国外太阳能技术的发展
• 1.1.2 国内太阳能技术的发展
• 1.2 MPPT研究意义
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 MPPT算法以及DC-DC电路
• 2.1 光伏电池的模型
• 2.2 最大功率跟踪的概念
• 2.3 几种常用MPPT的方法
• 2.3.1 电导增量法
• 2.3.2 观查扰动法
• 2.3.3 输出参数的控制法
• 2.3.4 最大功率点跟踪的模糊控制
• 2.3.5 恒电压跟踪法
• 2.4 MPPT算法评价
• 2.5 DC-DC变换电路
• 2.5.1 Buck降压电路
• 2.5.2 Boost升压电路
• 2.5.3 Boost-Buck变换电路
• 本章小结
• 第三章 Boost硬件电路设计
• 3.1 系统总图
• 3.2 主电路
• 3.2.1 储能电感的设计
• 3.2.2 二极管的选择
• 3.2.3 RC吸收电路的设计
• 3.2.4 Boost电路的效率
• 3.3 检测电路
• 3.3.1 电压采样电路
• 3.3.2 电流采样电路
• 3.4 驱动电路
• 本章小结
• 第四章 MPPT控制算法的软件实现
• 4.1 软件设计概述
• 4.2 DSP最小系统
• 4.3 系统程序流程
• 本章小结
• 第五章 试验结果及其分析
• 5.1 观察扰动法实现MPPT功能
• 5.2 扰动法误判现象分析
• 5.3 扰动法误判现象解决
• 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢