基于LPC1343单片机的光伏建筑硕士.doc

硕士学位论 文 硕士学位 论 文 硕士 李昭勇 基于 LPC1343 单片机的光伏建筑发电系统设计 2013 基于LPC1343单片机的光伏建筑 发电系统设计  基于LPC1343单片机的光伏建筑发电系统设计 摘 要 人类对能源需求的日益扩大和能源短缺环境污染问题之间的矛盾，使得清洁可再生能源的开发利用成为世界各国关注的焦点。太阳能发电是一种新兴清洁可再生能源，是一种普遍、无害、巨大和永久的能源。 另一方面，建筑能耗非常巨大，如何提高建筑能效是人们关注的问题。太阳能建筑一体化（BIPV）能很好的提高建筑能效，是太阳能应用的领域之一。世界上很多发达国家都对太阳能建筑一体化进行研究开发，也给与这项新产业很多的政策支持，使得太阳能建筑一体化应用得到较快的发展。 对于常规电力无法送达的地区，独立式光伏发电系统就显得尤为重要，它可以解决人们的用电需求，所以研究独立式太阳能建筑一体化技术具有很大的应用价值。论文分两个部分，一部分介绍太阳能电池的参数特性，为后文的研究提供理论基础，另一部分重点研究太阳能发电控制系统，如最大功率点跟踪（MPPT），基于面积等效法的SPWM技术，交流电压采样算法，参数自调整的模糊PID技术等，目的是提高系统的发电效率和应对负载变化时能快速提供稳定的电压。 论文结合太阳能电池电压参数特性，结合恒压法和电导增量法的优点，给出一个合理电压值作为最大功率点的初始电压值，使系统更快的跟踪到最大功率点。从电压和电阻值角度，分析了Boost斩波升压电路和Buck斩波降压电路实现最大功率跟踪的不足，提出基于Boost-Buck升降压电路实现最大功率点的方法，并给出具体的计算分析过程和详细的流程图。结合单片机技术和面积等效法计算出详细的正弦表，给出详尽的软件设计方法和SWPM实验输出波形。利用均方根算法进行交流采样，设计出采样电路图和采样保持电路，给出完整的采样算法实现过程。结合PID技术和模糊控制的优点，提出参数自调整模糊PID控制方法，用模糊控制的方法在线调整PID的比例系数和积分参数，使得系统具有更好的动静态响应过程，给出详细的设计方法和步骤，参数自调整模糊PID能更好的应对负载变化输出稳定的电压值。试验设计一台一千瓦的太阳能发电系统，给出主要的硬件电路图和软件设计，为实际应用提供参考价值。 关键词：MPPT；SPWM；增量式PID；参数自调整模糊PID；单片机 DESIGN OF PHOTOVOLTAIC BUILDING POWER GENERATION SYSTEM BASED ON LPC1343 SINGLECHIP ABSTRACT The contradiction between the growing demand for energy and energy shortage environmental pollution problems, make the development and utilization of clean renewable energy becoming the focus of the world. Solar energy is a new clean and renewable energy, is a common, harmless, large and permanent energy. On the other hand, building energy consumption is very great, how to improve building energy efficiency is a concern. Solar building integration (BIPV) can be very good to improve building energy, which is one field of the solar energy application. Many developed countries in the world are researching and developing the solar building integration, and also give the new industry a lot of policy support, which making the application of solar building integration have a rapid development. For conventional power could not be delivered