局部陰影下的光伏最大功率點跟蹤控制研究

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)能源的日益枯竭和環(huán)境污染等問題正日益變成制約社會發(fā)展的瓶頸。為了能夠可持續(xù)發(fā)展,全社會越來越重視可再生能源的開發(fā)和利用。在新能源應用方面,太陽能作為無污染的綠色能源之一,更被作為基礎能源對待。對太陽能發(fā)電的研究,更是細分成多個方向,快速發(fā)展。光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際應用中,受到云團、建筑、樹木、雜物等遮擋,會出現(xiàn)陰影效應。光伏系統(tǒng)處于陰影時,導致的熱斑效應有可能燒毀電池板。旁路二極管的加入能有效的解決熱斑效應,但同時也導致光伏系統(tǒng)輸出特性改變,使得系統(tǒng)在陰影下的P-V特性曲線呈多峰性。多峰特性會使得傳統(tǒng)的單峰MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法效率低下甚至完全失效。本文首先研究了光伏電池的原理和其在不均勻光照下的輸出特性,并在查閱大量文獻的基礎上,總結了目前陰影條件下光伏發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀,并設計了一種適用于局部陰影的最大功率點跟蹤算法。使用Matlab/Simulink建立仿真模型,對該算法進行仿真研究和驗證。設計和搭建了200W微型光伏實驗硬件平臺,并在該平臺上完成了雙峰最大功率點跟蹤實驗。本文介紹的最大功率點跟蹤算法重點在于陰影產(chǎn)生時光伏系統(tǒng)的工作狀態(tài)判斷,在不同的狀態(tài)下均能快速找到所有局部最大功率點,并找到全局最大功率點。結合傳統(tǒng)的單峰最大功率點跟蹤方法,實現(xiàn)快速穩(wěn)定的全局最大功率點跟蹤。并設計了離網(wǎng)的光伏實驗平臺,對該算法進行了一定的驗證。 【關鍵詞】：光伏 局部陰影 多峰MPPT 擾動觀察
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題的研究背景和意義9-11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介11-15
• 1.3 國內外研究動態(tài)15-20
• 1.3.1 最大功率點跟蹤技術的發(fā)展15-18
• 1.3.2 微型逆變器的發(fā)展18
• 1.3.3 光伏系統(tǒng)拓撲結構研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.4 陰影效應研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文內容安排20-21
• 第2章 光伏電池陰影效應的研究21-34
• 2.1 光伏電池原理及特性21-23
• 2.1.1 光伏電池板的原理21-23
• 2.1.2 光伏電池板的特性23
• 2.2 基于matlab/Simulink的光伏電池仿真研究23-28
• 2.3 陰影對光伏電池的影響28-31
• 2.3.1 熱斑現(xiàn)象的產(chǎn)生及危害28
• 2.3.2 旁路二極管的作用及影響28-31
• 2.4 陰影條件下光伏電池組件的仿真研究31-33
• 2.5 本章小結33-34
• 第3章 陰影條件下MPPT算法研究34-52
• 3.1 光伏電池最大功率跟蹤原理34-35
• 3.2 光伏電池單峰特性下常用最大功率跟蹤方法35-39
• 3.2.1 定電壓跟蹤法35
• 3.2.2 擾動觀察法35-36
• 3.2.3 電導增量法36-37
• 3.2.4 復合控制方法37-38
• 3.2.5 其它常用單峰最大功率跟蹤算法38-39
• 3.3 局部陰影下傳統(tǒng)算法的應用分析39-42
• 3.4 雙峰最大功率跟蹤算法設計42-49
• 3.4.1 陰影條件下光伏組件輸出特性分析42-45
• 3.4.2 改進的雙峰MPPT控制方法設計45-47
• 3.4.3 多峰情況算法設計47-49
• 3.5 雙峰最大功率跟蹤算法仿真研究49-51
• 3.6 本章小結51-52
• 第4章 200W逆變器實驗平臺搭建52-65
• 4.1 實驗平臺總體設計52-53
• 4.2 功率電路設計53-56
• 4.2.1 反激變壓器匝數(shù)比確定53
• 4.2.2 磁化電感的確定53
• 4.2.3 變壓器原副邊電流計算53-54
• 4.2.4 變壓器線徑及匝數(shù)計算54-55
• 4.2.5 功率MOS管選擇55
• 4.2.6 逆變全橋的設計55-56
• 4.3 輔助電路設計56-58
• 4.3.1 初級MOSFET驅動信號放大電路56
• 4.3.2 SCR驅動電路56-57
• 4.3.3 系統(tǒng)供電電路57-58
• 4.4 控制板及逆變功率板介紹58-61
• 4.5 軟件控制算法實現(xiàn)61-64
• 4.5.1 控制芯片TMS320F28335概述61-62
• 4.5.2 軟件結構總體設計62
• 4.5.3 定時中斷服務程序設計62-63
• 4.5.4 雙峰算法程序實現(xiàn)63-64
• 4.6 本章小結64-65
• 第5章 總結與展望65-67
• 5.1 全文總結65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70

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