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基于DC-DC微型变换器光伏建筑发电研究

关注热度:85   来源:新能源学术论文  作者:刘蒙
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【摘要】:光伏建筑发电系统(BIPV)因其环保、高效等优势得到节能型建筑的广泛应用。传统的光伏发电系统中的光伏组件常采用串并联方式连接,其存在抗热斑和阴影能力差等不足,为此相关研究中提出了交流模块式结构,这种结构可以有效克服以上不足,但其缺点是并网控制复杂。为克服并网控制复杂,本文提出了一种直流模块式结构,即将每块光伏组件配备一台直流微型变换器,集成光伏直流模块,这种结构控制简单、具有独立的MPPT,有效的避免了因光伏组件遮蔽而影响组件发电效率问题。 本文主要从下面几个部分进行了研究: (1)阐述了光伏建筑一体化系统的基本概念、结构形式、各个控制器工作原理及其应用。研究了系统中控制器涉及到的国家和行业标准以及光伏建筑设计、运行与维护规范。 (2)根据光伏建筑电站实际状况,以光伏建筑一体化系统运行与维护规范为准则,制定了一套光伏电站设计流程。 (3)根据本文提出的系统拓扑结构,对系统中各个控制器选取了相应的拓扑结构,并依据有关国家标准以及行业标准研制了DC-DC微型变换器、蓄电池充放电控制器包括硬件设计和软件设计,采用绘图软件Altium Designer进行了电路原理图的设计及PCB板图的绘制。 (4)控制器之间的协调控制及其软件的编写。针对系统中各个模块间的协调控制问题,给出了切换控制策略,完成了相应程序的编写。 (5)通过以上工作,构建了400W户用光伏发电系统实验平台,验证了系统中各个控制器的工作性能、协调控制方法以及系统拓扑的正确性和可行性。最后,在工程投资和发电效率上,与传统光伏建筑发电系统拓扑结构进行了对比,得出了本文拓扑结构的优势。
【关键词】:光伏建筑发电 DC-DC微型变换器 系统拓扑 切换控制 实验平台
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU18;TM615
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第一章 绪论7-11
  • 1.1 课题研究的背景和意义7-8
  • 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-9
  • 1.3 本文主要研究内容9-11
  • 第二章 光伏建筑电站设计流程11-19
  • 2.1 系统设计流程图11
  • 2.2 场地基础资料11-12
  • 2.3 建筑条件12-13
  • 2.3.1 光伏阵列间距计算12-13
  • 2.3.2 光伏阵列方位角与倾斜角的计算13
  • 2.4 方案制定13-14
  • 2.4.1 负荷需求计算设计13-14
  • 2.4.2 负荷协调管理设计14
  • 2.5 设备选型14-18
  • 2.5.1 蓄电池计算与选取14-15
  • 2.5.2 光伏组件的类型15
  • 2.5.3 光伏组件串并联计算15-17
  • 2.5.4 支架的选择17
  • 2.5.5 光伏阵列汇流箱选择17-18
  • 2.6 本章小结18-19
  • 第三章 光伏建筑电站设计研究19-40
  • 3.1 系统拓扑结构19-20
  • 3.2 系统协调控制策略研究20-27
  • 3.2.1 系统工作状态与能量流动方向20-23
  • 3.2.2 微型变换器控制策略研究23-25
  • 3.2.3 蓄电池控制器控制策略研究25-27
  • 3.3 系统模块设计27-37
  • 3.3.1 微型变换器硬件电路设计27-32
  • 3.3.2 微型变换器 PCB 图及样机32
  • 3.3.3 蓄电池控制器硬件电路设计32-36
  • 3.3.4 蓄电池充放电控制器 PCB 图及样机36-37
  • 3.4 通信系统设计37-38
  • 3.5 本章小结38-40
  • 第四章 光伏建筑电站的实验研究40-52
  • 4.1 系统搭建40-41
  • 4.2 实验结果分析41-51
  • 4.3 本章小结51-52
  • 第五章 与传统光伏建筑电站对比研究52-56
  • 5.1 某公司 350kW 光电建筑示范工程设计52-53
  • 5.2 基于 DC-DC 微型变换器 350kW 光电建筑设计53-54
  • 5.3 工程投资与发电效率分析54-55
  • 5.4 本章小结55-56
  • 第六章 总结与展望56-58
  • 6.1 工作总结56-57
  • 6.2 工作展望57-58
  • 参考文献58-61
  • 致谢61


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关键词: 光伏建筑发电

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