光伏組件局部陰影下熱斑診斷及優(yōu)化控制

【摘要】：本文以局部陰影下的光伏組件為研究對(duì)象，主要研究?jī)?nèi)容包括：局部陰影下光伏組件數(shù)學(xué)建模，局部陰影下不同旁路二極管結(jié)構(gòu)光伏組件輸出特性，光伏組件熱斑檢測(cè)方法及基于模糊控制的光伏組件故障診斷和優(yōu)化控制。 本文首先對(duì)光伏電池的數(shù)學(xué)模型與輸出特性進(jìn)行了分析，針對(duì)遮擋情況的復(fù)雜性，建立了一種可模擬大部分遮擋情況下光伏組件輸出特性的數(shù)學(xué)模型與傳統(tǒng)方法相比，該模型可以對(duì)光照強(qiáng)度、溫度、遮擋面積等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠準(zhǔn)確的反映不同光照、溫度以及陰影條件下的光伏組件輸出特性。 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，普遍存在局部陰影或光照不均等現(xiàn)象，為了避免熱斑現(xiàn)象的發(fā)生，傳統(tǒng)的方法是為光伏組件中的串聯(lián)電池并聯(lián)上若干旁路二極管，本文從功率的角度分析了遮擋情況下不同旁路二極管結(jié)構(gòu)的光伏組件輸出特性，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)研究得出最佳的光伏組件結(jié)構(gòu)，使其在遮擋時(shí)能夠有效地輸出功率，減少由于不匹配造成的功率損失。 針對(duì)光伏組件被遮擋后有可能出現(xiàn)熱斑的現(xiàn)象，本文分析了熱斑現(xiàn)象的出現(xiàn)原因以及熱斑情況下組件輸出特性，提出了一種利用斜率和短路電流對(duì)熱斑程度進(jìn)行預(yù)估的方法和基于模糊控制的故障診斷及優(yōu)化控制策略，仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的故障診斷方法能夠正確的檢測(cè)出組件是否出現(xiàn)熱斑，并能夠及時(shí)對(duì)組件進(jìn)行了優(yōu)化控制，在避免熱斑產(chǎn)生的同時(shí)，使組件盡量輸出最大功率。 【關(guān)鍵詞】：光伏組件 最大功率點(diǎn)跟蹤 熱斑 故障檢測(cè) 優(yōu)化控制
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題來(lái)源11
• 1.2 課題研究的目的和意義11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究概況12-16
• 1.3.1 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 光伏組件數(shù)學(xué)模型的研究現(xiàn)狀13
• 1.3.3 局部陰影下不同旁路二極管結(jié)構(gòu)光伏組件輸出特性研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.4 局部陰影下最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)14-15
• 1.3.5 熱斑現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 局部陰影下光伏組件數(shù)學(xué)建模及仿真研究18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 光伏電池的工作特性18-21
• 2.2.1 光伏電池等效模型18-20
• 2.2.2 光伏電池的輸出特性20-21
• 2.3 局部陰影下光伏電池的數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.3.1 遮擋情況分析21-22
• 2.3.2 基于局部陰影的光伏電池模型22-23
• 2.4 局部陰影下光伏組件的仿真研究23-24
• 2.5 仿真結(jié)果24-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 局部陰影下光伏組件不同旁路二極管結(jié)構(gòu)輸出特性的仿真和實(shí)驗(yàn)研究28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 不同旁路二極管結(jié)構(gòu)光伏組件的輸出特性研究28-32
• 3.2.1 不同的旁路二極管連接方式28
• 3.2.2 局部陰影下最大功率點(diǎn)變化規(guī)律28-31
• 3.2.3 功率損失隨遮擋面積變化規(guī)律31-32
• 3.3 旁路二極管對(duì)輸出功率的影響32-36
• 3.3.1 不同結(jié)構(gòu)組件最大功率比較33-34
• 3.3.2 最大平均功率變化34-35
• 3.3.3 旁路二極管交錯(cuò)連接對(duì)輸出功率的影響35-36
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 光伏組件熱斑檢測(cè)方法研究39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 熱斑的出現(xiàn)原因及其變化規(guī)律39-44
• 4.2.1 熱斑現(xiàn)象的出現(xiàn)原因39-40
• 4.2.2 局部陰影下組件中單體電池的功率消耗40-42
• 4.2.3 仿真分析42-44
• 4.3 局部陰影下組件輸出變化規(guī)律及遮擋個(gè)數(shù)判斷44-51
• 4.3.1 局部陰影下組件輸出變化規(guī)律44-46
• 4.3.2 光伏組件單體電池遮擋個(gè)數(shù)判斷方法46-51
• 4.4 光照強(qiáng)度判斷51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 基于模糊控制的光伏組件優(yōu)化控制研究53-82
• 5.1 引言53
• 5.2 光伏組件優(yōu)化控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)53-63
• 5.2.1 Buck-Boost 變換器的工作模式及調(diào)制原理54-55
• 5.2.2 Buck-Boost 變換器的調(diào)制原理55-59
• 5.2.3 NIBBC 的調(diào)制算法59-60
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-63
• 5.3 基于模糊控制的最大功率點(diǎn)跟蹤與熱斑故障檢測(cè)方法63-70
• 5.3.1 局部陰影最大功率點(diǎn)跟蹤與熱斑診斷方法63-66
• 5.3.2 模糊控制方法66-69
• 5.3.3 優(yōu)化控制69-70
• 5.4 仿真結(jié)果70-74
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果74-81
• 5.6 結(jié)論81-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 結(jié)論82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文89-90
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所作的項(xiàng)目90-91
• 致謝91

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