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太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。在未来独立光伏发电系统将有着良好的发展前景。
本文以光伏电池输出功率的提高作为研究的主线,主要从两个方面进行研究:一是最大功率点追踪的方法,第二个方面采用太阳光线自动跟踪系统。具体内容主要分为五个部分:
(1)介绍了光伏电池的特性及其外特性曲线,并对影响光伏电池特性的外界因素进行了分析和研究。然后分析了三种光伏电池Matlab仿真模型的优缺点,并基于通用仿真模型对光伏电池外特性进行了仿真验证。
(2)阐述了最大功率点追踪的原理。在此基础上分析讨论了几类经典的追踪算法,并对国外文献中所提出的一些追踪算法进行了讨论与研究。接着对几类无变压器隔离DC-DC电路进行了对比分析,最后对选定参数的DC-DC电路进行最大功率点追踪算法的仿真验证。
(3)介绍了VxWorks操作系统的特点与组成,并对其集成开发环境Tornado及其开发工具进行了研究。针对S3C44B0x的目标板平台,对VxWorks BSP的具体配置和移植流程进行了深入的研究。讨论了驱动文件和配置文件的编写,除此之外还有一些头文件的编写。最后对BSP文件编译和VxWorks内核的烧写过程进行了介绍。
(4)设计了储能型独立光伏发电系统的软硬件部分。主要包括电源模块、信号采集模块、LCD显示模块、A/D模块、PWM驱动模块。在研究蓄电池各类充电方法的基础上,提出了一种结合蓄电池充电和MPPT功能的优化充电方法。最后在Tornado集成开发环境中编写应用程序并进行调试。
(5)介绍了光伏发电自动跟踪系统的类型。在比较了两类跟踪方法的优缺点后,提出了单轴主动式太阳跟踪器的设计思路。以南京地区为例计算了光伏阵列的最佳倾角,接着对太阳光入射角的计算进行了分析和研究。最后对自动跟踪系统的机械传动部分进行了设计。