离网型光伏发电系统的研制

随着世界经济的快速发展,能源需求激增,能源危机和环境污染问题日益严重,大力发展可再生能源已迫在眉睫。太阳能作为最有商业利用价值的可再生能源之一,受到各国广泛重视,我国也在大力发展大型并网型光伏电站。然而,大型光伏电站的功率波动对电网冲击很大,小型分散式离网型光伏系统是利用太阳能的一种有效途径,尤其适用于边远地区和负荷分散地区。不过,目前光伏电池的价格相对较高,为提高小型分散式光伏系统的性价比,应进一步增加光伏系统的整体效率。因此,光伏系统控制算法的优化和改进就显得尤为关键。基于上述背景,本文对小型离网型光伏发电系统进行了较为深入的研究,在固定光伏组件对光角度的前提下,以太阳能的最大化利用和系统整体性能最优为目标,设计了一套基于DSP TMS320LF2812控制的1KW离网型光伏发电系统。本文的主要工作如下: 1、在对离网型光伏发电系统进行全面分析和比较的基础上,根据设计要求对离网型光伏发电系统进行总体设计,并对系统中主功率变换电路的拓扑结构和相关电路参数进行选择和设计。 2、对光伏电池的基本原理、输出特性及最大功率跟踪原理进行理论研究,并通过分析和对比目前常见的几种最大功率点跟踪控制算法,设计本文的改进型最大功率跟踪算法。 3、基于对蓄电池工作原理以及常见充放电控制算法的研究,结合离网型光伏发电系统的自身特点,设计本文中的蓄电池充放电算法。 4、基于MATLAB/SIMULINK软件环境,对所设计的改进型最大功率跟踪算法和蓄电池充放电算法进行仿真验证。同时,研制出一套1KW离网型光伏发电系统,并进行大量硬件实验研究。 本文通过对离网型光伏发电系统的深入研究,分别设计了改进型最大功率跟踪算法和蓄电池充放电算法,并搭建了1KW离网型光伏发电系统的硬件实验平台。最后,通过仿真和硬件实验对改进型控制算法进行了研究、验证。仿真和硬件实验结果均表明:所设计的控制算法简单、可行,且系统实现成本低。因此,本文的研究工作对离网型光伏发电系统的大规模推广应用具有一定的现实意义。 本论文课题来源于广东省绿色能源技术重点实验室项目:广东省科技计划项目(2010A010200004)、广东省教育部产学研结合项目(2009B090300424)。