光伏发电系统中DC-DC变换器及其相关技术的研究资料下载.pdf

光伏发电系统中DC-DC变换器及其相关技术的研究资料下载.pdf

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本文主要研究了光伏发电的特点以及MPPT控制方法，针对BuckBoost电路的特点，分别从Boost模式和Buck模式介绍了DCDC变换器的工作原理，并详细分析了通过改变占空比来控制电压升降的方法，利用MaflabSimulink软件对电路在进行了仿真验证。

论文对MPPT控制方法进行了分析，对BuckBoostDCDC变换器和MPPT控制电路进行了控制系统设计，采用PWM占空比调节控制，设计了闭环控制器，并在MatlabSimulink软件平台上对闭环控制系统的稳态和动态性能进行了仿真，仿真结果证明系统具有良好的稳态和动态性能。

最后，以ARMM3系列的LM3S811芯片为控制器，设计并实现了额定功率为300W的BuckBoostDCDC变换器样机。

实验结果证明了变换器具有良好的稳态输出和动态响应特性，为以后进一步的研究工作奠定了基础。

【关键词】BuckBoost，DCDC变换器，光伏发电，MPPT，数字控制ABSTRACTAphotovoltaicpowergenerationsystemneedsaDCDCconvertertoswitchingvoltageBesides，itneedsaMaximumPowerPointTracking（MPPDcontrolforenergytransferThisp印errminlystudiedBUCK-BOOSTcircuitwhichiscontrolledbyPWMTheemployingofDCDCconvertercangreatlyreducethesizeandcostofthepowersystem,andhasimportantapplicationprospectCMracteristicsofthephotovoltaicpowergenerationandMPPTcontrolarestudMiIlthispaperAccordingtoclmacteristicsofBUCKBOOSTcircuit,theworkingprincipleofDCDCC0nverterisintroducedThedetailsofPWMcontroIarealsoproposedThecircuitissknuhtedbyMatlabsimulationTheMPPTconlrolisalsostudiedinthispaperAcontrolsystemisdesignedforDCDCconverterandMPPTckcuitAcbsedloopcontrollerisdesignedbyPWMcontroLAsimulationismadetoprovethegoodsteadystateandgooddynamicperformanceofthiscontrollerAtlast,aBUCK-BOOSTDCDCconverterprototypeof300W,whichadoptsLM3S811弱thetorerolCOre，isdevebpedTheexperimentalresultsshoWthatconverterhasgoodsteady-stateoutputanddynamic他SponcharacteristicsThisstudyestablishesafoundation南rfurtherresearchinthefuture瞰eyW6rds】Buck-Boost,DCDCconverter,photovoltaicpowergeneration,MPPT,di鳓lcor血oL第一章绪论11课题背景第一章绪论能源就是能向自然界提供能量转化的物质（例如核能能源，光伏能源，风力能源，水利能源，矿物质能源等）。

能源是人类活动的物质基础。

在当今能源短缺的形势下，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。

能源的开发以及能源所伴随的环境问题，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。

许多国家也为此采取了很多积极有效的措施来解决能源问题。

但是，随着在世界能源结构中占主导地位的煤炭、石油、天然气等矿物质能源的消耗不断增加，人类社会面临着越来越严峻的能源与环境问题的考验。

与此同时，光伏能源作为一种清洁的可再生能源，开始引起了人们的广泛关注：

光伏清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的电能、热能或者化学能，能源转换过程中不会产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、清洁的新型能源。

当今世界各国特别是发达国家对于光伏发电技术十分重视，针对其制定规划，增加投入、并加以大力发展。

从上70年代开始，即使是在世界经济处于衰退和低谷的时期，光伏发电技术产业也一直保持以1015的递增发展速度。

上世纪90年代后期，其发展更为迅速，并成为全球增长速度最快的高新技术产业之一。

1997年世界光伏电池组件的总产量达到200MW，比1996年增长了35IlJ。

美国是全球最早制定光伏发电发展规划的国家。

截至到2005年，美国光伏产业己连续3年以高于30的年增长率上升，其主要原因是光伏并网发电的应用和政府政策的激励【2】。

日本作为能源短缺大国，对光伏发电也极为重视。

日本于1974年开始执行“阳光计划”，投资5亿美元，一跃成为世界太阳能电池的生产大国【31。

在德国，光伏发电的研究和利用走在了欧洲其它各国的前列。

德国通过立法、政府大量补贴等措施增加可再生能源的利用，使德国成为继日本之后世界上光伏发电发展最快的国家。

德国2005年太阳能投资为37亿欧元，与风电和生物能一样同属发展最快的新能源之一【3J。

此外，在节能建筑应用太阳能方面，欧美一些先进国家，目前正在广泛开展的应用“光电玻璃幕墙制品”，这是一种将太阳能转换硅片密封在双层钢化玻璃中，安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材【4西J。

我国于1958年开始研究光伏电池，1972年首次成功地将光伏电池用于地面，1979年开始生产单晶硅太阳能电池【71。

青海省于2003年实施送电到乡工程，计划在玉树、果洛、黄南等地建设光伏电站112座，装机总容量3943KW，各电站容量在10-50KW之间，电站建成后每天供电5h以上，可基本解决照明、看电视等日常生活用电问题【引。

近年来，随着环境问题日益突出，绿色发展理念逐渐深入人心，全球经济的发展方向和导航标已然转向低碳经济，太阳能光伏产业受到世界各国的重视。

太阳能发电是一种利用太阳能电池这种半导体器件吸收太阳光辐射能，并且使之转化成电能的直接发电形式。

l东南大学硕士学位论文与常规发电和其它清洁能源发电技术相比，光伏发电有以下的优势【9。

3J：

1、太阳能资源没有地域性限制，可以就近供电。

电能不需要长距离输送，避免了因为长距离输电所造成的电能损失，同时也节省了输电成本：

2、太阳能取之不尽，用之不竭，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；

3、太阳能光伏发电的能量转换过程是直接从光子到电子的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能，机械能转换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损；

4、太阳能电池组件结构简单，体积小，重量轻，便于运输和安装。

同时，太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，极易组合、扩容；

5、光伏发电不会产生任何废弃物，没有污染，噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源。

同时，光伏发电也存在着不可忽视的缺点【9。

13】：

l、转换效率低：

太阳光电池的主要功是将光能转换成电能，这个现象称之为光伏效应。

但是这就使得我们在选取太阳能电池板原材料的时候，产生了众多不便的因素。

要求我们必须考虑到材料的光导效应及如何产生内部电场。

不仅要吸光效果，还需要看它的光导效果。

所以材料的选取对于光伏发电来说是一项很大的约束。

必须充足了解太阳光的成分及其能量分布状况，从目前太阳能发展的情况来看，材料的选取仍旧是个待提高的突破点。

即使在非常高效的材料下进行光电转换，它的效率仍然很低；

2、光伏发电需要很大的面积：

从目前的实际状况来看，以单晶硅或多晶硅为主要原料的太阳能电池板正越来越多地点缀于城市建筑的屋顶、墙壁，成为一座座所谓“清洁无污染”的太阳能电站。

然而，在这种被称为“绿色电站的身后，却“隐藏”着一系列高能耗、高污染的生产过程。

即使作为第三代太阳能电池的染料敏化电池来说，虽然它最大吸引力在于廉价的原材料和简单的制作工艺。

据科学家估算，它的成本仅相当于硅电池板的110。

但是此类电池的效率随面积放大而降低。

这一点又与太阳能发电需要充足的日照和广域的面积相矛盾。

3、所需光照要求复杂，选择地日光辐射情况适当：

如果在阳光不太充足的多云天气亦或者是雨天和闷热的天气里，太阳光伏效应转换的效率将会大幅度降低，这样会影响供电系统的供电。

光伏发电成本高，发电效率低，输出能量不稳定的缺点，也制约了光伏发电系统的发展，光伏发电系统的这些缺点已成为当今太阳能系统研究的热点，研究大多围绕两方面：

太阳能电池最大功率跟踪技术（M