微分平坦控制和P&O結(jié)合的光伏發(fā)電最大功率追蹤

【摘要】：光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率會隨著外部環(huán)境的變化而改變。本文以提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率為目的,重點研究了部分遮光條件下的最大功率追蹤,實現(xiàn)了復(fù)雜光伏陣列建模和微分平坦控制理論在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用。論文首先對光伏陣列建模。利用五參數(shù)法和蘭伯特方程,根據(jù)廠家給出的光伏電池參數(shù)求出光伏電池的輸出特性。構(gòu)建了光伏陣列的工作矩陣,依靠牛頓-拉斐遜法求得輸出電壓在光伏電池上的分配方式,求得陣列輸出電壓對應(yīng)的電流,實現(xiàn)了部分遮光條件下的光伏陣列建模。其次研究了常見的最大功率追蹤法。用變步長的思想對擾動觀察法和電導(dǎo)增量法進行改進。用曲線擬合法獲取模糊控制器所需的參考電壓。將粒子間的階躍改為斜坡函數(shù)以緩解粒子群算法的功率振蕩。再次,建立了基于boost電路的光伏系統(tǒng),利用定義證明該系統(tǒng)為微分平坦系統(tǒng),選擇了輸入端電容的電量為平坦輸出量,使用二階控制器對參考平坦軌跡進行跟蹤,實現(xiàn)了對光伏陣列輸出電壓的直接控制。最后,基于對微分平坦控制和一般MPPT法的研究提出了一種簡化的微分平坦控制和自適應(yīng)步長擾動觀察法結(jié)合的控制方法。該方法只需采樣光伏陣列輸出電壓和電流就能實現(xiàn)復(fù)雜條件下的最大功率追蹤。仿真結(jié)果證明該方法能正確檢測外部環(huán)境變化,能有效避免陷入局部最大功率點,能快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地追蹤最大功率點。 【關(guān)鍵詞】：最大功率追蹤 部分遮光條件 微分平坦控制 擾動觀察法 自適應(yīng)步長
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 論文的研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 MPPT方法研究11-12
• 1.2.2 光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 復(fù)雜光伏陣列建模14-29
• 2.1 光伏電池概述14-16
• 2.1.1 光伏電池的發(fā)電原理14
• 2.1.2 光伏電池的常見類型14-16
• 2.2 光伏電池等效數(shù)學(xué)模型16-20
• 2.2.1 光伏電池模型選擇16-18
• 2.2.2 模型中的相關(guān)參數(shù)求解18-20
• 2.3 單二極管模型光伏電池仿真20-22
• 2.3.1 蘭伯特方程20-21
• 2.3.2 蘭伯特方程在光伏電池仿真中的應(yīng)用21-22
• 2.3.3 光伏電池仿真及分析22
• 2.4 復(fù)雜光伏陣列建模仿真22-27
• 2.4.1 光伏不匹配現(xiàn)象23-24
• 2.4.2 簡單串聯(lián)模型建模24-25
• 2.4.3 通用光伏陣列建模25-27
• 2.4.4 常見光伏陣列結(jié)構(gòu)仿真及對比27
• 2.5 本章總結(jié)27-29
• 第3章 常用MPPT方法研究及改進29-43
• 3.1 傳統(tǒng)MPPT法研究30-36
• 3.1.1 擾動觀察法(Perturb & Observation)30-32
• 3.1.2 電導(dǎo)增量法(Incremental Conductance)32-33
• 3.1.3 用變步長思想改進的傳統(tǒng)MPPT算法33-34
• 3.1.4 傳統(tǒng)MPPT法的局限性34-36
• 3.2 模糊邏輯控制法(Fuzzy LOGIC CONTROL)36-38
• 3.3 粒子群算法(PARTICLE SWARM OPTIMIZATION)38-41
• 3.4 傳統(tǒng)方法與PSO等算法比較41-42
• 3.5 本章總結(jié)42-43
• 第4章 微分平坦控制系統(tǒng)建模43-54
• 4.1 微分平坦理論43-45
• 4.1.1 微分平坦系統(tǒng)的定義43-44
• 4.1.2 微分平坦控制系統(tǒng)的設(shè)計44-45
• 4.2 BOOST電路工作原理及基本參數(shù)設(shè)置45-48
• 4.3 微分平坦系統(tǒng)在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用48-53
• 4.3.1 光伏系統(tǒng)整體建模48-51
• 4.3.2 簡化的微分平坦控制51
• 4.3.3 簡化的微分平坦控制性能分析51-53
• 4.4 本章總結(jié)53-54
• 第5章 基于微分平坦控制的MPPT法54-65
• 5.1 簡化微分平坦控制和P&O結(jié)合的MPPT算法設(shè)計54-56
• 5.1.1 簡化微分平坦控制和P&O結(jié)合的MPPT過程55-56
• 5.1.2 檢測階段56
• 5.2 仿真系統(tǒng)搭建56-61
• 5.2.1 SIMUlink中的光伏陣列建模56-57
• 5.2.2 SIMUlink中的控制器建模57-58
• 5.2.3 控制器在不同階段的作用58-61
• 5.3 實驗設(shè)計及仿真結(jié)果分析61-64
• 5.4 本章總結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果70

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