光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

【摘要】：光伏發(fā)電是太陽(yáng)能的直接利用形式,如何高效率的利用太陽(yáng)能成為研究的重點(diǎn)。針對(duì)這一問(wèn)題,本文對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制(MPPT)方法做了較深入的研究。 本文首先介紹了光伏發(fā)電最大功率及光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)概念和發(fā)展現(xiàn)狀,以無(wú)錫尚德公司的STP0950S-36型號(hào)光伏電池的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),建立了光伏電池的Simulink模型,分析了外界環(huán)境對(duì)光伏電池特性的影響。 本文對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)核心問(wèn)題——最大功率點(diǎn)跟蹤控制進(jìn)行了較為深入的研究。針對(duì)常用最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的跟蹤精度與跟蹤速度問(wèn)題,設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)的方法。針對(duì)常用最大功率點(diǎn)跟蹤方法的跟蹤速度問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了模糊控制與擾動(dòng)觀察法相結(jié)合的方法,根據(jù)不同搜索區(qū)域合理改變搜索步長(zhǎng),在保證跟蹤精度的條件下,明顯的提高了跟蹤速度；針對(duì)太陽(yáng)能電池等效電阻的非線性特性,設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)阻抗匹配的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法,通過(guò)對(duì)非線性特性的線性化處理,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)阻抗匹配,減少了調(diào)節(jié)過(guò)程,進(jìn)一步提高了跟蹤精度與跟蹤速度。在Simulink環(huán)境下,對(duì)基于模糊控制的最大功率點(diǎn)跟蹤和基于動(dòng)態(tài)阻抗匹配的最大功率點(diǎn)跟蹤進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,并且將這兩種方法與常用的擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法進(jìn)行對(duì)比,仿真證明了本文提出的兩種方法在跟蹤精度和跟蹤速度上有明顯的改進(jìn),并有不同的適應(yīng)對(duì)象。 最后,為了驗(yàn)證本文提出的方法在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的適用性,設(shè)計(jì)了雙級(jí)式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng),將最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)逆變器連接,并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)在Simulink下進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)接入電網(wǎng)之后,仍然能夠跟蹤上光伏電池的最大功率點(diǎn),并且逆變器能夠輸出與電網(wǎng)同頻同相的正弦波電流。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率點(diǎn)跟蹤 模糊控制 阻抗匹配
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展11-13
• 1.4 光伏系統(tǒng)中最大功率點(diǎn)跟蹤的必要性13
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容13-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述16-24
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成16-18
• 2.1.1 光伏陣列16-17
• 2.1.2 變換器17-18
• 2.1.3 儲(chǔ)能元件18
• 2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型18-20
• 2.2.1 獨(dú)立型運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)18-19
• 2.2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)19
• 2.2.3 互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)19-20
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用20-22
• 2.3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)20-21
• 2.3.2 屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)21
• 2.3.3 大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)21-22
• 2.4 本章小節(jié)22-24
• 第3章 光伏電池的特性及模型仿真24-34
• 3.1 光伏電池的概述24
• 3.1.1 光伏電池的工作原理24
• 3.1.2 光伏電池的種類介紹24
• 3.2 光伏電池等效電路24-25
• 3.3 光伏電池的數(shù)學(xué)模型25-26
• 3.4 光伏電池的特性26-28
• 3.5 光伏電池的模型仿真28-32
• 3.6 本章小節(jié)32-34
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的研究34-50
• 4.1 最大功率點(diǎn)跟蹤控制原理34-35
• 4.2 最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)中DC/DC變換器的選擇與設(shè)計(jì)35-40
• 4.2.1 Boost變換器用于MPPT控制的理論分析37
• 4.2.2 變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)37-39
• 4.2.3 Boost變換器的仿真研究39-40
• 4.3 常用最大功率點(diǎn)跟蹤方法的分析40-49
• 4.3.0 最大功率點(diǎn)跟蹤常用方法的原理分析40-46
• 4.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的Simulink仿真模型46-47
• 4.3.2 擾動(dòng)觀察法的仿真及分析47-48
• 4.3.3 電導(dǎo)增量法的仿真及分析48-49
• 4.4 本章小節(jié)49-50
• 第五章 改進(jìn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的研究50-66
• 5.1 基于模糊控制的擾動(dòng)觀察法50-57
• 5.1.1 模糊控制的基本原理50
• 5.1.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)流程50-52
• 5.1.3 模糊控制在光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)中應(yīng)用52-55
• 5.1.4 基于模糊控制的擾動(dòng)觀察法的仿真及分析55-57
• 5.2 基于動(dòng)態(tài)阻抗匹配的最大功率點(diǎn)跟蹤法57-61
• 5.2.1 等效阻抗的概念57-58
• 5.2.2 等效阻抗的匹配誤差58
• 5.2.3 基于等效阻抗匹配的光伏發(fā)電MPPT控制方式58-60
• 5.2.4 基于動(dòng)態(tài)阻抗匹配的最大功率點(diǎn)跟蹤控制仿真及分析60-61
• 5.3 改進(jìn)最大功率點(diǎn)跟蹤方法與常用方法仿真比較分析61-64
• 5.3.1 基于模糊控制的最大功率點(diǎn)方法與擾動(dòng)觀察法的比較分析61-62
• 5.3.2 基于動(dòng)態(tài)等效阻抗匹配的跟蹤方法與擾動(dòng)觀察法的比較分析62-64
• 5.4 本章小節(jié)64-66
• 第6章 雙級(jí)式光伏并網(wǎng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng)的研究66-74
• 6.1 逆變器的分類66-68
• 6.2 并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)的功能68
• 6.3 并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方式68-70
• 6.3.1 三角波比較方法68-69
• 6.3.2 滯環(huán)比較方法69-70
• 6.4 雙級(jí)式光伏并網(wǎng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制70-72
• 6.4.1 雙級(jí)式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)70-71
• 6.4.2 雙級(jí)式光伏并網(wǎng)最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的仿真71-72
• 6.5 本章小節(jié)72-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士期間的研究成果82

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基于粒子群算法的光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤研究    劉曉丹

光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究    歐陽(yáng)廣偉

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