光伏电热水器用隔离式宽范围变换器的研究

发布时间：2023-04-10 05:22

　　近年来,随着太阳能电池板价格的下降和光电转换效率的提升,与传统集热式太阳能热水器相比,成本低且安装使用方便的光伏电热水器方案有了一定的可行性和实用性。但光伏电热水器系统不同于传统的光伏系统,其负载为固定阻值的加热棒,DC-DC变换器必须具有灵活、宽范围的增益才可以实现实时最大功率跟踪,为了有效解决这一问题,本文研究了一种双边补偿单管准谐振变换器,并为其设计了最大功率点跟踪的具体实现方案。主要工作如下:本文以光伏电热水器系统为主要研究对象,首先研究了太阳能热水器的发展历程和光伏电热水器的可行性和实用性,并对各类应用于光伏电热水器系统的DC-DC变换器进行了研究分析。然后选择双边补偿单管准谐振电路作为光伏电热水器的主电路,并对电路工作原理和过程进行了研究,接着给出电路增益和开关管应力曲线,最后确定了求解电路谐振网络参数的方法。详细研究了光伏电热水器实现MPPT的特殊性,光伏电热水器实现实时最大功率跟踪,必须使用升降压DC-DC变换器作为主电路,并对此进行了理论分析和验证。然后提出了基于对数变步长的扰动观察法,大大提高了扰动观察法的跟踪速度,减小了在最大功率点处的功率震荡。对实验中太阳能电池...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 太阳能DC-DC变换器的研究现状
    1.3 本课题的研究内容和创新点
        1.3.1 本课题研究内容
        1.3.2 本课题创新点
    1.4 小结
第二章 光伏电热水器主电路研究
    2.1 双边补偿式单管准谐振变换器的研究
        2.1.1 主电路结构
        2.1.2 工作过程研究
        2.1.3 等效模型研究
    2.2 双边补偿式单管准谐振电路特性分析
        2.2.1 补偿参数研究
        2.2.2 电路增益研究
        2.2.3 电路开关管应力研究
        2.2.4 电路软开关实现研究
    2.3 变压器设计
    2.4 小结
第三章 光伏电热水器MPPT及控制策略研究
    3.1 光伏电热水器的MPPT研究
        3.1.1 基于变换器增益特性的MPPT研究
        3.1.2 基于变换器输出电压的MPPT研究
    3.2 单峰值最大功率点跟踪控制方法
        3.2.1 恒定电压法
        3.2.2 扰动观察法
        3.2.3 电导增量法
        3.2.4 基于对数变步长扰动观察法的MPPT
    3.3 多峰值最大功率点跟踪控制
        3.3.1 局部遮挡下光伏阵列的输出特性
        3.3.2 基于极值搜索和对数型变步长相结合的MPPT
    3.4 光伏电热水器的控制策略研究
    3.5 小结
第四章 隔离式升降压变换器硬件设计
    4.1 主电路元件参数设计
        4.1.1 输入滤波电容的选择
        4.1.2 防反二极管的选择
        4.1.3 整流二极管的选择
        4.1.4 输出滤波电容的选择
        4.1.5 开关管的选择
    4.2 控制电路设计
    4.3 采样电路设计
        4.3.1 太阳能电池板电压采样
        4.3.2 太阳能电池板电流采样
        4.3.3 输出电压采样
        4.3.4 过零检测电路
    4.4 驱动电路设计
    4.5 辅助电源设计
    4.6 整体电路
    4.7 小结
第五章 仿真与实验
    5.1 主电路仿真
        5.1.1 主电路仿真模型
        5.1.2 仿真结果及分析
    5.2 MPPT仿真分析
        5.2.1 单峰值MPPT仿真分析
        5.2.2 多峰值MPPT仿真分析
    5.3 实验验证
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
文献图例
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3788405