带储能装置的独立光伏发电系统研究.pdf

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1、分类号密级带储能装置的独立光伏发电系统研究研究生姓名：何智成指导教师姓名、职称：曾进辉讲师学科专业：电气工程研究方向：现代电力电子技术及系统湖南工业大学二〇一八年四月十五日摘要太阳能发电作为太阳能有效利用的一种重要途径，近年来在世界各国的注重下快速发展。独立光伏发电系统可将太阳能转化为稳定的电能并且储存在蓄电池中，在夜间、阴天或需要时，蓄电池以放电的形式向负载提供电能。独立光伏发电系统广泛应用于无公共电网地区，为了提高独立光伏发电系统的高效性和可靠性，本论文以独立光伏发电系统为研究对象设计了一种带储能装置的独立光伏发电系统，并进行了MPPT算法的仿真验证、样机研制

2、、实验与结果分析。首先，分析了光伏电池的工作原理，并建立了光伏电池的仿真模型，研究其输出特性在不同环境下变化情况。分析了多种常用的最大功率点跟踪控制方法存在的优缺点，并提出了一种变步长扰动观察法。在MATLAB软件环境下搭建MPPT模型并进行仿真和对比研究，结果表明变步长扰动观察法的控制效果优于扰动观察法。然后，设计了独立光伏发电系统的硬件部分和软件部分，其中硬件部分由充电模块和逆变模块组成。充电模块主电路由BUCK电路构成，采用STM32F103RCT6作为主控芯片，实现电流和电压检测、最大功率点跟踪、PWM波的产生以及与上位机交换通信等功能。逆变模块由前级升压

3、和后级逆变两个部分组成，前级升压部分主电路采用推挽升压电路，TL494控制芯片；后级逆变部分主电路采用全桥逆变电路，KA7500B控制芯片。逆变模块实现升压和逆变两个功能，把蓄电池发出的直流电转换为可供负载使用的220V工频准正弦波交流电。设计了与充电模块交互通信的上位机信息采集系统，实时采集并显示充电电压、电流和占空比等实验数据。最后，研制了样机并进行了实验，验证本文提出最大功率点跟踪算法的有效性和系统输出的稳定性。实验结果表明，系统充电模块的最大功率跟踪效果好，逆变模块输出波形平滑、电压稳定。搭建的原理样机实现了充电和供电两个过程，性能达到了设计目标。关键词：

4、最大功率点跟踪，光伏发电，DC/DC变换器，推挽升压电路，全桥逆变电路IABSTRACTAsanimportantwayoftheefficientutilizationofsolarenergy,solarpowergenerationhasdevelopedrapidlyintheworldinrecentyears.Thestand-alonephotovoltaicsystemcanconvertsolarenergyintostableelectricalenergyandstoreitinthebattery.Duringnight,cloudyort

5、hetimeofneed,thebatterywillprovideelectricitytotheloadintheformofdischarge.Theindependentphotovoltaicpowergenerationsystemiswidelyusedintheareawithoutpublicgrid,inordertoimprovetheefficiencyandreliabilityofindependentphotovoltaicpowergenerationsystem,theindependentphotovoltaicpowergen

6、erationsystemastheresearchobjecttodesignastoragedeviceofindependentphotovoltaicpowergenerationsystem,andanalyzedtheMPPTalgorithmsimulation,prototypedevelopment,andexperimentalresults.Firstofall,theworkingprincipleofphotovoltaiccellsisanalyzed,andthesimulationmodelofphotovoltaiccellsar

7、eestablished,andthechangeofitsoutputcharacteristicsindifferentenvironmentisstudied.Theadvantagesanddisadvantagesofavarietyofcommonlyusedmaximumpowerpointtrackingcontrolmethodsareanalyzed,andavariablestepsizeperturbationobservationmethodisproposed.IntheMATLABsoftware,theMPPTmodelisbuil

8、tandt