對于局部陰影情況下光伏陣列的最大功率點(diǎn)的研究

【摘要】：近年來,太陽能作為一種新型的綠色能源,越來越受到人們的重視,因?yàn)槠渚哂谐渥阈?、安全性、廣泛性、清潔性無污染等特點(diǎn),光伏發(fā)電是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡稱,可以將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能,但是目前光伏電池板的造價(jià)較高,并且工作效率也并不是很理想,因此為了能夠更加充分的利用太陽能,該論文對光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)的研究就已然成為必要。 光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)是光伏陣列可以輸出的最大功率。本文主要針對溫度和光照強(qiáng)度兩個(gè)條件的變化,來研究當(dāng)外界條件變化時(shí),光伏陣列的最大功率點(diǎn)的變化的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡,從而可以更好的找出最大功率點(diǎn),盡可能使光伏陣列保持最大功率的輸出。 本文分析了帶旁路二極管的光伏組件運(yùn)行狀態(tài),在此基礎(chǔ)上建立了光伏陣列的約束隱互補(bǔ)問題模型,對其原理進(jìn)行了分析,并提出了基于效用函數(shù)的光伏陣列輸出特性求解算法,仿真計(jì)算了陰影條件下光伏陣列最大功率點(diǎn)動(dòng)態(tài)軌跡,主要內(nèi)容如下： 首先,介紹了本文的研究背景、意義和主要研究目標(biāo)； 其次,介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的定義和分類,以及光伏組件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。分析了單塊光伏電池元的工作原理,給出了光伏陣列的隱互補(bǔ)問題模型,并且通過matlab仿真得到了其輸出特性曲線,驗(yàn)證了光伏電池的輸出特性曲線在不同溫度、日照強(qiáng)度下也是不同的。介紹了常用的直流-直流變換器的工作原理,簡單介紹了逆變器和儲能裝置的相關(guān)內(nèi)容； 然后,提出了基于效用函數(shù)的光伏陣列I.U特性求解算法,經(jīng)過結(jié)果的驗(yàn)證可以證明此模型試用于任意陰影條件下的大型光伏陣列建模仿真分析； 再次,分析了最大功率點(diǎn)跟蹤的原理,并詳細(xì)介紹了擾動(dòng)觀測法、恒定電壓法、電導(dǎo)增量法、Kalman估計(jì)法,從原理、流程圖角度對其逐一分析,并將幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。對龍?jiān)锤駹柲竟夥娬具M(jìn)行了仿真分析,得出光伏陣列的最大功率點(diǎn)在一天當(dāng)中、四季變化、陰影移動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡。 最后,進(jìn)行了本文的總結(jié)以及對未來研究方向的展望。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng)仿真 光伏陣列 陰影遮擋 最大功率點(diǎn)變化軌跡
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及其意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成15-32
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹15-16
• 2.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的種類15
• 2.1.2 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成15-16
• 2.2 光伏電池的研究16-23
• 2.2.1 光伏電池分類16-17
• 2.2.2 光伏電池的工作原理17-18
• 2.2.3 光伏電池的等效模型18-20
• 2.2.4 光伏電池的輸出特性曲線20-23
• 2.3 光伏系統(tǒng)主要裝置介紹23-25
• 2.3.1 直流-直流變換器23
• 2.3.2 并網(wǎng)逆變器23-24
• 2.3.3 儲能裝置24-25
• 2.4 帶旁路二極管光伏組件模型25-28
• 2.5 光伏陣列的約束隱互補(bǔ)問題模型28-31
• 2.5.1 光伏陣列結(jié)構(gòu)28
• 2.5.2 光伏電池的串并聯(lián)分析28-30
• 2.5.3 光伏陣列的約束隱互補(bǔ)問題模型30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 光伏陣列Ⅰ-Ⅴ特性求解算法32-38
• 3.1 基于效用函數(shù)的光伏組件串隱互補(bǔ)問題模型求解算法32-33
• 3.1.1 初值的設(shè)定32-33
• 3.1.2 修正方向33
• 3.1.3 修正步長的選取33
• 3.2 算法的詳細(xì)步驟33-35
• 3.3 算例分析35-37
• 3.3.1 算例簡介35
• 3.3.2 復(fù)雜陰影條件下的輸出特性仿真35-36
• 3.3.3 算法計(jì)算精度、速度比較36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 部分陰影情況下光伏陣列MPPT的研究38-58
• 4.1 最大功率點(diǎn)跟蹤的定義38-40
• 4.2 最大功率點(diǎn)跟蹤的原理40-41
• 4.3 幾種最大功率點(diǎn)跟蹤算法的介紹41-47
• 4.3.1 擾動(dòng)觀測法41-42
• 4.3.2 恒定電壓法42-43
• 4.3.3 電導(dǎo)增量法43-45
• 4.3.4 Kalman估計(jì)法45-47
• 4.4 陰影情況下光伏陣列的輸出特性曲線47-51
• 4.4.1 陰影的分析47-49
• 4.4.2 陰影遮蔽時(shí)光伏陣列的輸出特性曲線49-51
• 4.5 龍?jiān)锤駹柲竟夥娬镜姆治?/span>51-57
• 4.5.1 龍?jiān)锤駹柲竟夥娬镜暮唵谓榻B51-52
• 4.5.2 曲線擬合方法的介紹52-53
• 4.5.3 一天的最大功率點(diǎn)變化53
• 4.5.4 季節(jié)不同時(shí)的最大功率點(diǎn)變化53-55
• 4.5.5 陰影移動(dòng)時(shí)的最大功率點(diǎn)變化55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58
• 5.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研情況65-66
• 致謝66

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