智能家居太阳能光伏发电系统设计与研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dave463
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太阳能资源丰富,太阳能光伏发电是一种清洁无污染、环境友好的新型能源,受到了各国的青睐。目前,世界对光伏发电技术的未来发展很是重视,普遍认为在未来的能源组成中,太阳能将是最主要的能量来源。而制约光伏发电技术发展的因素还有很多,其中最主要的问题是能源的利用效率问题。此外,在硬件方面,光伏逆变器是整个光伏电站的电力转换核心,逆变控制技术的好坏将会直接影响整个系统工作的平稳性、可靠性和安全性。所以,研究光伏发电系统的最大功率点跟踪(MPPT)技术和光伏发电逆变控制技术具有重要的意义。本文针对普通家庭负载用电情况,主要研究了最大功率点控制、DC/DC直流逆变、蓄电池充电方式以及并网逆变控制等相关内容。以TMS320F28035作为整个系统的控制核心。为了能够同时实现能量存储和并网逆变要求,在比较不同类型并网逆变器拓扑结构的优缺点后,两级式非隔离型并网逆变器最适合本系统,前级为DC/DC变换器,采用Boost变换器实现直流侧光伏阵列输出电压的升压功能以及MPP跟踪,后级为DC/AC变换器,使用全桥式逆变电路实现并网逆变功能。在对MPPT算法研究中,本文在分析了常用的MPPT算法优缺点后,提出了一种基于自寻优+PI的新型控制算法,通MATLAB仿真表明了新型算法在标准环境情况下,能够在0.02s左右达到280W的最大功率点并且震荡很小,满足工程实际需要。此外,环境突然改变时,在经过0.01s左右的时间就重新回到了新状况下的最大功率点。相较于普通算法,系统的快速性和稳定性都极大的提高了。在蓄电池充电控制环节,通过利用MPPT技术,使用了三段式充电控制策略,在采集到的数据显示,充电电压能够达到14.2V左右,保证了电池的完全充电,具有很好充电效果,同时对蓄电池的损耗也较小。在并网逆变环节,本文使用了基于SVPWM的控制技术,建立了三相并网逆变器数学模型。在模型分析中发现存在耦合现象,在加入了前馈解耦环节后,基于前馈解耦的SVPWM控制技术能够调节逆变器输出电压幅值为380V的正弦交流电,与电网电压同频同相,实现满足功率因数为1的并网逆变运行要求,运行效果良好。最后,在基于理论分析和仿真分析的基础上,在实际应用中使用DSP作为控制系统的核心并给出了整体光伏系统的实现方案。
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