光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT方法及能量損失研究

【摘要】：光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)電過程中,由于云層、建筑物、樹影等的遮擋會使光伏陣列發(fā)生局部陰影現(xiàn)象,導(dǎo)致光伏陣列的P-U輸出特性呈現(xiàn)多峰值現(xiàn)象。光伏陣列處于局部陰影下時,采用常規(guī)MPPT方法進行控制會陷入局部最大功率點,導(dǎo)致系統(tǒng)功率損失,因此研究多峰值MPPT控制方法具有重要意義。在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)進行MPPT控制時會產(chǎn)生能量損失,主要包括在最大功率點附近的振蕩現(xiàn)象和由于外界環(huán)境變化產(chǎn)生的誤判現(xiàn)象。對最大功率點跟蹤過程中的能量損失進行分析有利于詳細了解最大功率點跟蹤過程,對提高MPPT方法的跟蹤效率和系統(tǒng)效率均有幫助。本文首先介紹了光伏電池的發(fā)電原理,并分析了光伏電池的物理模型和工程模型,建立了均勻光照條件下和局部陰影條件下的光伏陣列數(shù)學(xué)模型。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,研究了光照強度和溫度對光伏陣列輸出特性的影響,仿真結(jié)果表明局部陰影條件下光伏陣列P-U輸出特性呈現(xiàn)多峰值,為后續(xù)研究提供了理論依據(jù)。在分析均勻光照條件下幾種常規(guī)單峰值MPPT方法的基礎(chǔ)上,重點研究了基于模糊控制的MPPT方法,設(shè)計了模糊控制器,并基于Matlab/Simulink進行了仿真驗證。在常規(guī)MPPT控制方法的基礎(chǔ)上,對局部陰影條件下的全局最大功率點跟蹤進行了研究。由于粒子群算法在多極值尋優(yōu)中的優(yōu)勢,本文將其引入全局最大功率點跟蹤控制中?；玖Ｗ尤核惴ㄔ谒惴ê笃诖嬖谑諗枯^慢的問題,針對這一問題,本文對基于粒子群算法的全局最大功率點跟蹤方法進行了改進,并仿真驗證了改進后的算法具有兼顧快速性和精確性的優(yōu)點。本文還分析了最大功率點跟蹤過程中的能量損失問題,重點分析了擾動觀察法和電導(dǎo)增量法應(yīng)用過程中,由于誤判和在最大功率點附近振蕩產(chǎn)生的能量損失。本文最后在實驗室現(xiàn)有10k W單級式的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)硬件實驗平臺上進行了均勻光照條件下擾動觀察法實驗和局部陰影條件下光伏陣列輸出特性的實驗研究,并對基于掃描法的全局最大功率點跟蹤方法進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明該跟蹤方法的正確性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 局部陰影 MPPT 能量損失
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 緒論17-26
• 1.1 光伏發(fā)電研究背景及意義17-18
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介18-21
• 1.3 最大功率點跟蹤算法研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 最大功率點跟蹤能量損失研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容24-26
• 2 局部陰影條件下光伏陣列特性研究26-38
• 2.1 光伏電池工作原理26-27
• 2.2 光伏電池模型27-30
• 2.3 均勻光照條件下光伏陣列模型30-33
• 2.4 局部陰影條件下光伏陣列模型33-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 3 局部陰影條件下最大功率點跟蹤算法研究38-63
• 3.1 均勻光照條件下MPPT算法38-48
• 3.2 局部陰影條件下MPPT算法48-55
• 3.3 基于粒子群算法的改進全局MPPT算法55-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 4 最大功率點跟蹤能量損失分析63-76
• 4.1 恒定電壓法能量損失分析63-64
• 4.2 擾動觀察法能量損失分析64-70
• 4.3 電導(dǎo)增量法能量損失分析70-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實驗研究76-85
• 5.1 實驗平臺介紹76-77
• 5.2 擾動觀察法實驗研究77-78
• 5.3 局部陰影條件下光伏陣列輸出特性實驗研究78-79
• 5.4 局部陰影條件下全局最大功率點跟蹤實驗研究79-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 6 總結(jié)及展望85-87
• 6.1 總結(jié)85-86
• 6.2 后續(xù)工作展望86-87
• 參考文獻87-93
• 作者簡歷93-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

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