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《山东科技大学》 2010年
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用于矿灯充电的独立光伏系统研究

毛娟  
【摘要】:在地球环境污染和能源形势日益严峻的背景下,太阳能作为绿色能源越来越受到世界各国的重视。其中,光伏发电是太阳能利用的主要形式,具有广阔的发展前景,尤其是能为偏远地区用户提供电力的独立光伏系统,成为国家投资的重点。我国现有煤矿几千座,几乎所有的矿灯充电架还是采用传统的供电方式,不仅浪费能源,而且排放大量的二氧化碳和有害气体,严重污染环境。因此,本课题选择研究太阳能光伏发电在煤炭行业中的应用,用光伏发电技术来解决矿灯充电架的供电问题。 首先,对光伏电池的工作原理及输出特性进行详细的分析,并根据光伏电池的工程模型和数学公式建立了光伏电池的Matlab仿真模型,为光伏发电系统的仿真提供可能。随后,对几种最大功率跟踪方法进行分析比较,并提出了恒压启动变步长的增量电导法。本文中最大功率点的跟踪是通过控制Boost升压电路的占空比来实现的。 其次,蓄电池和直流母线之间采用双向全桥DC/DC变换器,起双向输送能量的作用。该系统能量管理的核心就是根据光伏电池和蓄电池的状态,来控制双向变换器能量传输的方向,使其工作在充电模式、放电模式或关机模式,以此来实现蓄电池的充放电,从而对整个系统进行有效的能量管理,使得光伏电池和蓄电池能够协调工作。 再次,在设计的独立光伏发电矿灯充电系统中,由DSP软件实现最大功率点跟踪、双向全桥DC/DC变换器的工作模式转换、正弦波脉宽调制等功能,并对采样电路和保护电路进行了初步设计。 最后,给出对所做工作的总结和进一步研究的设想。
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