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小区光伏电站监控器研究与设计

作　者: 范伟
导　师: 刘淑平
学　校: 华北电力大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 光伏系统 云模型 最大功率点跟踪 逆变控制 软件锁相环
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着传统能源的日益枯竭,人们正在努力开发新能源来替代传统能源。太阳能作为一种新兴能源备受人们的关注。太阳能因其分布广泛,储量丰富,安全洁净,可再生等特点,成为国际公认的理想新能源。太阳能光伏电站越来越受到人们的关注,是未来太阳能产业的发展方向。本文分析研究了太阳能光伏发电系统的工作原理,并对小区光伏电站监控器的软硬件设计与实现做了分析研究。论文首先给出太阳能光伏发电系统中监控器的总体结构和监控方案,主电路采用两级式变换结构,前级实现最大功率点跟踪控制,后级采用电压外环、电流内环双闭环瞬时电流三角波比较方式进行逆变控制;分析太阳能电池的工作原理、最大功率点跟踪原理和云模型原理,采用基于二维云模型的MPPT控制方法实现系统最大功率点的跟踪控制;分析超级电容器的储能原理和充放电控制,采用超级电容器组作为储能装置;对逆变电路拓扑结构、软件锁相技术等作了详细的分析和探讨;最后以TMS320F2812芯片作为监控器的监控芯片,详细分析监控器监控系统的各个功能模块,并给出其数据采集电路、驱动电路、串行通信电路等硬件设计和监控器的软件设计。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题的背景及意义  9
  1.2 国内外研究动态  9-11
  1.3 太阳能光伏发电系统概述  11-13
    1.3.1 太阳能光伏发电系统的构成  11
    1.3.2 太阳能光伏发电系统的分类  11-13
  1.4 本文的研究内容  13-14
第2章 小区光伏电站监控器的总体设计  14-23
  2.1 监控器总体结构设计及功能  14-15
  2.2 监控器的监控方案和分析  15-22
    2.2.1 最大功率点跟踪（MPPT）控制  15-16
    2.2.2 储能器件的充放电控制  16-17
    2.2.3 逆变拓扑结构及工作原理  17-19
    2.2.4 逆变控制  19-21
    2.2.5 光伏电站的运行模式  21
    2.2.6 孤岛效应的预防  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 太阳能电池最大功率点跟踪方法  23-37
  3.1 太阳能电池的基本原理及特性曲线  23-26
    3.1.1 太阳能电池的基本原理  23-24
    3.1.2 太阳能电池的特性曲线  24-26
  3.2 太阳能电池的最大功率点跟踪  26-29
    3.2.1 MPPT 控制电路工作原理  26-28
    3.2.2 常见的MPPT 控制方法  28-29
  3.3 基于云模型的最大功率点跟踪方法  29-36
    3.3.1 云模型的概念  29-31
    3.3.2 云模型的数字特征  31
    3.3.3 云模型发生器  31-33
    3.3.4 云模型的不确定性推理  33-34
    3.3.5 基于二维云模型的最大功率点跟踪方法  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章 小区光伏电站运行模式控制策略的研究  37-47
  4.1 独立逆变控制研究  37-39
  4.2 并网逆变控制研究  39-44
    4.2.1 并网逆变控制目标  39-40
    4.2.2 并网逆变控制策略  40-41
    4.2.3 锁相环技术  41-44
  4.3 独立运行与并网运行模式的切换  44-46
    4.3.1 独立运行模式与并网运行模式时电网条件  44-45
    4.3.2 运行模式切换控制策略  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章 基于DSP 的小区光伏电站监控器的设计  47-61
  5.1 监控器监控芯片的选择  47-48
  5.2 基于TMS320F2812 的小区光伏电站监控电路框图  48
  5.3 硬件电路设计  48-53
    5.3.1 TMS320F2812 电源电路  48-49
    5.3.2 采样电路  49-51
    5.3.3 驱动电路  51-52
    5.3.4 串行通信电路  52-53
  5.4 监控器的软件设计  53-60
    5.4.1 监控器软件的总体设计  53-54
    5.4.2 主程序设计  54
    5.4.3 中断程序  54-55
    5.4.4 A/D 采样程序  55-56
    5.4.5 并网同步锁相程序  56-57
    5.4.6 储能器件组充电控制程序  57-58
    5.4.7 串行通信程序  58-60
    5.4.8 独立运行时超负荷保护  60
  5.5 本章小结  60-61
第6章 结论与展望  61-62
参考文献  62-66
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  66-67
致谢  67-68
论文摘要  68-76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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