光伏發(fā)電多峰最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制方法研究

【摘要】：當(dāng)今世界面臨著能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大問題,各國都在極力探索和開發(fā)無污染高儲(chǔ)量的新能源。太陽能因其普遍性、無污染性、儲(chǔ)能的無限性以及利用開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性而成為新能源的主要選擇之一。光伏發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢(shì),最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技術(shù)的應(yīng)用大大提高了太陽能光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。但是由于光伏陣列露天擺放,經(jīng)常會(huì)受到周圍環(huán)境(高層建筑,樹木以及天空烏云)的影響而使得光伏陣列所受光照不均勻,形成局部陰影。局部陰影容易造成光伏陣列輸出特性變復(fù)雜,其P-U曲線呈現(xiàn)多峰值特性,傳統(tǒng)的MPPT方法很難從多個(gè)局部MPP中找到全局MPP,導(dǎo)致輸出功率的損失。故需要根據(jù)光伏陣列在局部陰影條件下的輸出特性,設(shè)計(jì)能夠跟蹤到全局MPP的最大功率點(diǎn)跟蹤方法,即多峰MPPT方法。多峰MPPT方法大大緩解了由局部陰影造成的損失。但是這些方法在準(zhǔn)確性、功率振蕩等方面表現(xiàn)不一,對(duì)于評(píng)價(jià)MPPT方法在復(fù)雜陰影下的跟蹤性能,目前缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此,如何判斷眾多多峰MPPT方法在局部陰影條件下的性能優(yōu)劣,如何設(shè)計(jì)更高效的多峰MPPT算法對(duì)于提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率具有重要意義。本文首先介紹了光伏陣列的基本構(gòu)成,分析了局部陰影對(duì)光伏陣列輸出特性的影響,并在Matlab環(huán)境中對(duì)局部陰影下光伏陣列的輸出特性進(jìn)行了仿真建模。然后在大量文獻(xiàn)閱讀的基礎(chǔ)上,介紹了幾種經(jīng)典的基于代數(shù)算法的多峰MPPT算法的基本原理,并對(duì)其在大量典型局部陰影案例下的MPPT成功率、動(dòng)態(tài)功率振蕩等進(jìn)行比較分析。在對(duì)比結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了一種較為高效的多峰MPPT算法—負(fù)載線和山峰搜索相結(jié)合的多峰MPPT算法,并在Simulink環(huán)境中驗(yàn)證了算法的可行性。而后,本文重點(diǎn)提出了針對(duì)多峰MPPT算法的綜合評(píng)價(jià)方法。首先,通過指標(biāo)和權(quán)重系數(shù)的確定,構(gòu)造了綜合評(píng)價(jià)模型。然后,對(duì)某一天中隨著環(huán)境變化而引起的陰影變化進(jìn)行建模,用以對(duì)多峰MPPT算法針對(duì)各指標(biāo)的性能表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。基于仿真結(jié)果,使用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)各多峰MPPT算法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,本文所提出的多峰MPPT算法在靜態(tài)性能上具有優(yōu)勢(shì),且在綜合性能方面表現(xiàn)不俗。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 局部陰影 多峰最大功率點(diǎn)跟蹤 綜合評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 MPPT技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容和章節(jié)安排13-15
• 第2章 光伏陣列建模與MPPT方法對(duì)比分析15-31
• 2.1 光伏陣列的基本構(gòu)成15-21
• 2.1.1 光伏電池等效模型15-17
• 2.1.2 熱斑現(xiàn)象17-18
• 2.1.3 局部陰影下光伏發(fā)電系統(tǒng)Matlab建模18-21
• 2.2 多峰最大功率點(diǎn)跟蹤方法21-25
• 2.2.1 負(fù)載線交點(diǎn)法21-22
• 2.2.2 負(fù)載線對(duì)稱法22
• 2.2.3 斐波那契搜索法22-23
• 2.2.4 P-U曲線斜率法23-24
• 2.2.5 功率增量法24-25
• 2.2.6 導(dǎo)數(shù)定位法25
• 2.3 Matlab環(huán)境下多峰MPPT算法對(duì)比分析25-29
• 2.3.1 案例設(shè)置26
• 2.3.2 仿真結(jié)果分析26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 負(fù)載線和山峰搜索相結(jié)合的多峰MPPT算法31-42
• 3.1 算法基本原理31-32
• 3.2 算法重啟條件32-33
• 3.3 算法流程33-35
• 3.4 Matlab/Simulink仿真分析35-40
• 3.4.1 Boost電路原理35-36
• 3.4.2 結(jié)果分析36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 多峰MPPT算法綜合評(píng)價(jià)方法42-58
• 4.1 綜合評(píng)價(jià)模型42-48
• 4.1.1 評(píng)價(jià)體系的建立43-44
• 4.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化44-46
• 4.1.3 指標(biāo)權(quán)重的確定46-47
• 4.1.4 無量綱化處理47
• 4.1.5 灰色關(guān)聯(lián)投影法47-48
• 4.2 局部陰影的PVsyst建模48-51
• 4.3 多峰MPPT算法對(duì)比分析51-57
• 4.3.1 分指標(biāo)結(jié)果對(duì)比51-55
• 4.3.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果55-56
• 4.3.3 m文件與simulink仿真結(jié)果的差異分析56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58
• 5.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果65

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