光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制研究

【摘要】：隨著全球性能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重,太陽(yáng)能作為一種清潔可再生資源逐漸受到人們的重視,光伏發(fā)電也成為世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的熱門(mén)產(chǎn)業(yè)。光伏電池板可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電,但光伏電池板轉(zhuǎn)化率低,工作效率不理想,光伏發(fā)電系統(tǒng)仍存在很多問(wèn)題需要解決。最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱(chēng)MPPT)控制技術(shù),可以有效提高太陽(yáng)能電池板的輸出功率,提高投資回報(bào)率和資源利用率,其研究對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)展有重大意義。本文主要對(duì)光伏電池的MPPT控制算法進(jìn)行優(yōu)化并設(shè)計(jì)了基于BOOST電路的MPPT控制系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)使用TMS320F2812型號(hào)的DSP作為核心,對(duì)采集到的光伏電池工作電壓和電流進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)MPPT算法并通過(guò)PWM模塊輸出方波調(diào)節(jié)BOOST電路的開(kāi)關(guān)占空比。使用了新型ElM擾動(dòng)觀察法優(yōu)化MPPT性能,并分析了局部陰影情況下光伏電池特性,針對(duì)局部陰影下光伏電池的多峰值特性,提出預(yù)設(shè)點(diǎn)多峰算法,解決局部陰影下傳統(tǒng)MPPT控制失效問(wèn)題,進(jìn)一步對(duì)MPPT控制進(jìn)行優(yōu)化。在硬件平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)量不同環(huán)境下太陽(yáng)能電池特性,驗(yàn)證兩種MPPT控制算法的有效性。本文還對(duì)單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略進(jìn)行研究,并通過(guò)simulink對(duì)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證逆變器控制方法及MPPT控制在并網(wǎng)中的作用。 【關(guān)鍵詞】：最大功率點(diǎn)跟蹤控制 光伏發(fā)電系統(tǒng) 局部陰影 全局尋優(yōu)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-12
• 1.1.1 光伏發(fā)電的研究背景和意義9-11
• 1.1.2 MPPT控制的研究意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)國(guó)外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及研究方法13-15
• 2 光伏電池特性分析和模型建立15-27
• 2.1 光伏電池工作原理15-16
• 2.1.1 光伏電池的光生伏特效應(yīng)15
• 2.1.2 太陽(yáng)能電池的分類(lèi)15-16
• 2.2 光伏電池工作特性及數(shù)學(xué)建模16-20
• 2.2.1 光伏電池的等效電路及輸出特性16-18
• 2.2.2 溫度和光照對(duì)光伏電池工作特性的影響18
• 2.2.3 基于simulink的光伏電池仿真建模18-20
• 2.3 局部陰影情況下光伏組件特性分析20-27
• 2.3.1 光伏組件局部陰影的成因20
• 2.3.2 光伏電池?zé)岚咝?yīng)20-21
• 2.3.3 光伏陣列中旁路二極管的作用21-22
• 2.3.4 局部陰影下光伏陣列輸出特性22-24
• 2.3.5 基于simulink的局部陰影下光伏電池仿真建模24-27
• 3 光伏陣列MPPT算法研究27-39
• 3.1 傳統(tǒng)MPPT控制算法27-29
• 3.1.1 MPPT控制基本原理27
• 3.1.2 MPPT開(kāi)環(huán)算法27-28
• 3.1.3 MPPT閉環(huán)算法28-29
• 3.2 EIM擾動(dòng)觀察法29-33
• 3.2.1 擾動(dòng)觀察法原理29-30
• 3.2.2 阻抗匹配理論30-31
• 3.2.3 動(dòng)態(tài)阻抗匹配誤差31
• 3.2.4 EIM擾動(dòng)觀察法仿真實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.3 局部陰影下MPPT常用算法33-35
• 3.3.1 PSO算法33-34
• 3.3.2 雙向多峰控制法34
• 3.3.3 偽功率擬合法34-35
• 3.3.4 分布式MPPT控制35
• 3.4 預(yù)設(shè)點(diǎn)多峰算法35-39
• 3.4.1 預(yù)設(shè)點(diǎn)多峰算法原理35-37
• 3.4.2 預(yù)設(shè)點(diǎn)多峰算法仿真實(shí)驗(yàn)37-39
• 4 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略39-44
• 4.1 逆變器并網(wǎng)控制選擇39-40
• 4.2 雙閉環(huán)并網(wǎng)逆變器控制40-41
• 4.3 雙極單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及其仿真41-44
• 4.3.1 雙極單相光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)41-42
• 4.3.2 光伏并網(wǎng)逆變器的仿真建模42-44
• 5 系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)44-65
• 5.1 硬件主電路結(jié)構(gòu)44
• 5.2 DC/DC變換器設(shè)計(jì)44-50
• 5.2.1 DC/DC變換器選擇44-45
• 5.2.2 BOOST電路工作原理45-48
• 5.2.3 BOOST電路參數(shù)設(shè)計(jì)48-50
• 5.3 控制系統(tǒng)電路50-53
• 5.3.1 系統(tǒng)控制總體結(jié)構(gòu)50-51
• 5.3.2 DSP2812控制芯片簡(jiǎn)介51
• 5.3.3 DSP外圍電路51-53
• 5.4 信號(hào)采集電路53-55
• 5.4.1 電壓采樣電路53-54
• 5.4.2 電流采樣電路54
• 5.4.3 信號(hào)調(diào)理電路54-55
• 5.5 驅(qū)動(dòng)電路55-56
• 5.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)56-60
• 5.6.1 DSP軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境56
• 5.6.2 主程序設(shè)計(jì)56-57
• 5.6.3 AD采樣子程序57-58
• 5.6.4 EIM擾動(dòng)觀察法子程序58-59
• 5.6.5 預(yù)設(shè)點(diǎn)多峰算法子程序59-60
• 5.7 實(shí)物實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析60-65
• 5.7.1 光伏電池輸出特性驗(yàn)證60-62
• 5.7.2 各模塊電路測(cè)試62-63
• 5.7.3 光照整體改變時(shí)MPPT控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析63-64
• 5.7.4 局部陰影下MPPT控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70

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