光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及功率控制方法研究

【摘要】：隨著人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步,化石能源逐漸匱乏,環(huán)境問題日益突出,尋求清潔、可再生能源已成為當(dāng)下解決能源問題的根本途徑。光伏發(fā)電以其資源儲(chǔ)量大、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),成為目前最具大規(guī)模開發(fā)、利用前景的新能源利用方式之一。由于光伏電池輸出功率受輻照強(qiáng)度、環(huán)境溫度以及負(fù)載特性等外部因素影響劇烈,因此盡管光伏發(fā)電技術(shù)已曰趨成熟但仍存在發(fā)電效率低、成本偏高等問題。為了提高光伏電池對(duì)太陽能的利用效率,光伏電池應(yīng)能及時(shí)適應(yīng)外部環(huán)境變化而始終工作在最大功率點(diǎn)處。因此,深入研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為特性與最大功率跟蹤方法(MPPT)是一項(xiàng)非常有意義的工作。 本文以光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象,在研究了光伏電池工作原理的基礎(chǔ)上,建立起光伏電池的數(shù)學(xué)模型,并詳細(xì)分析了光伏電池的輸出特性；基于對(duì)光伏系統(tǒng)具有最大光電轉(zhuǎn)換效率的考慮,對(duì)比幾種常見DC/DC變換電路,提出由Buck電壓轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤；通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為特性、光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要參數(shù)的詳細(xì)分析,研究對(duì)比了幾種最大功率跟蹤控制策略的控制效果。 首先,本文從光伏發(fā)電的物理基礎(chǔ)(光生伏特效應(yīng))出發(fā),通過分析光伏電池的等效電路,利用MATLAB/SIMUlink仿真平臺(tái)建立光伏電池的仿真模型；在此基礎(chǔ)上研究光伏電池的輸出特性；通過對(duì)光伏電池等效串聯(lián)內(nèi)阻的分析,簡化仿真模型,方便最大功率控制策略的分析與研究。 其次,通過對(duì)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)的分析,比較幾種常見的DC/DC變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),選定由Buck變換器實(shí)現(xiàn)MPPT算法；在理論分析的基礎(chǔ)上建立起由Buck變換器為基礎(chǔ)的光伏電池最大功率跟蹤仿真系統(tǒng),并分析光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為特性,同時(shí)對(duì)其中幾個(gè)重要參數(shù)的作用進(jìn)行研究。 最后,尋找光伏電池的最優(yōu)工作點(diǎn),最大化光電轉(zhuǎn)換效率,是光伏發(fā)電的核心內(nèi)容。其中,應(yīng)用最為廣泛的最大功率點(diǎn)是艮蹤控制方法是擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法。本文從原理上詳細(xì)描述了擾動(dòng)觀測法、基于功率預(yù)測的擾動(dòng)觀測法以及模糊控制等常見MPPT技術(shù),并在MATLAB仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上,對(duì)幾種常用的MPPT技術(shù)進(jìn)行了仿真研究,提出改進(jìn)的MPPT算法——模糊PID算法。仿真結(jié)果表明,模糊PID控制算法具有明顯優(yōu)勢,可以在外界環(huán)境突然變化的情況下快速、準(zhǔn)確的跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn),并顯著減小光伏陣列在最大功率點(diǎn)附近的振蕩,最大程度的降低由此帶來的能量損失,提高了光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率,相對(duì)于普通MPPT算法具有優(yōu)越性。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池 光伏發(fā)電系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)行為測試 最大功率跟蹤控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 研究目的與意義10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述12-16
• 1.3.1 國外光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢12
• 1.3.2 國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢12-14
• 1.3.3 光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.4 主要工作及內(nèi)容安排16-18
• 1.4.1 主要工作16
• 1.4.2 內(nèi)容安排16-18
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理及其動(dòng)態(tài)行為分析18-35
• 2.1 光伏電池的工作原理18-19
• 2.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.3 光伏電池的輸出特性21-24
• 2.4 光伏電池部分參數(shù)的分析24-27
• 2.4.1 光伏電池的等效串聯(lián)內(nèi)阻R_S24-26
• 2.4.2 n_s、n_p對(duì)光伏電池輸出的影響26-27
• 2.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及其輸出特性27-34
• 2.5.1 DC/DC變換器27-29
• 2.5.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及動(dòng)態(tài)分析29-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 基于模糊理論的光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法35-48
• 3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤原理35-36
• 3.2 基于輸出特性曲線的MPPT方法36-41
• 3.2.1 擾動(dòng)觀測法37-39
• 3.2.2 基于功率預(yù)測的擾動(dòng)觀測法39-41
• 3.3 基于模糊理論的MPPT控制41-47
• 3.3.1 基于模糊邏輯的MPPT控制41-44
• 3.3.2 基于模糊-PID的MPPT控制44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的仿真分析48-57
• 4.1 光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的仿真48-55
• 4.1.1 擾動(dòng)觀測法仿真48-50
• 4.1.2 基于功率預(yù)測的擾動(dòng)觀測法仿真50-52
• 4.1.3 模糊控制的仿真52-53
• 4.1.4 模糊-PID仿真53-55
• 4.2 仿真結(jié)果對(duì)比55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 總結(jié)與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64-65
• 附錄A 封裝塊程序65-67
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果67

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

一種基于ON/OFF控制的太陽能電池MPPT控制器    張春龍;廖志凌;劉國海;

基于改進(jìn)擾動(dòng)觀察法的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤    劉邦銀;段善旭;劉飛;徐鵬威;

一種參數(shù)自整定模糊PID控制器的研究    田淑杭,姜麗娟

基于模糊控制的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究    王建寶;南海鵬;余向陽;吳羅長;陳亞娟;

太陽能光伏電池的建模與仿真    翟艷爍;馬林生;趙全香;趙偉靜;舒戀;

太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的建模和仿真    張艷霞;趙杰;鄧中原;

太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析    崔文智;于松強(qiáng);李隆鍵;

光伏電池電路理論模型在工程應(yīng)用中的計(jì)算方法    樸政國;安悅珩;張永昌;胡長斌;

模糊自適應(yīng)PID控制算法分析    尹亮;宮文寧;

用LambertW函數(shù)求解太陽能電池的串聯(lián)電阻    許佳雄;姚若河;耿魁偉;

FPGA應(yīng)用技術(shù)及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景    張志杰,葉海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《電力電子技術(shù)》教學(xué)研究中的應(yīng)用    吳劍威;唐立新;

三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真    陶曉峰;謝君;

利用PSPICE仿真分析PWM控制電路    趙濤,姜衛(wèi)東

100kW風(fēng)光互補(bǔ)電站設(shè)計(jì)    楊幫宇;

光伏并網(wǎng)發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤算法研究    王桂英;史金玲;紀(jì)飛;王歡;

全數(shù)字化抗三相不對(duì)稱光伏正弦波逆變電源    葉愛芹;潘穎;

變頻技術(shù)在醫(yī)院污水處理工程中的應(yīng)用    王軍邦;

直流脈寬數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中電磁干擾的解決方法    張均華 ,肖國春 ,徐峰 ,王兆安

有源逆變中SPWM工頻誤差問題的研究    閆國琦;李繼宇;李明;魏得仙;梅慧蘭;

太陽能光伏陣列的溫度與紅外特性分析    王培珍;

瑯琊山電站機(jī)組變頻啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子位置計(jì)算的介紹    汪衛(wèi)平;

基于PLC控制的PWM調(diào)節(jié)電容型SVC的研究    韓琳;李士杰;方科;張進(jìn);

一種基于dp/dv=0的最大功率跟蹤控制策略    榮延澤;劉士榮;毛軍科;李松峰;

基于LonWorks的新型風(fēng)機(jī)控制器    唐鵬輝;張?jiān)瀑F;王麗娜;

基于STC89C52單片機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)    劉紫晶;

TMd-50系列高壓變頻器在梅鋼1780熱連軋的應(yīng)用    王文娟;

光伏發(fā)電最大功率跟蹤控制方法的研究    李星辰;王琳;

一種采用多重化整流技術(shù)的低諧波逆變弧焊電源    張光先;尹海;苗華偉;劉晨;

基于PSIM9.0的單相光伏逆變系統(tǒng)的仿真研究    孫冰;白樹忠;鄭世松;

分布式電源的概率建模及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響    王敏

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷建模方法研究    錢軍

我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)及決策研究    朱震宇

基于并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量與變換效率的若干關(guān)鍵技術(shù)研究    楊波

基于磁開關(guān)和帶狀線的長脈沖、超低阻抗脈沖發(fā)生器及其相關(guān)技術(shù)研究    楊實(shí)

變轉(zhuǎn)速泵控差動(dòng)缸及低能耗注塑機(jī)技術(shù)研究    張紅娟

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)分布式直流并網(wǎng)變流器的研究與實(shí)現(xiàn)    張洪陽

磁性液體微壓差傳感器的理論及實(shí)驗(yàn)研究    郝瑞參

光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及電動(dòng)汽車充電站可靠性研究    于蓉蓉

太陽能電動(dòng)車關(guān)鍵技術(shù)研究    李春芳

基于DSP的銅材連鑄水平牽引變頻調(diào)速控制系統(tǒng)研究    汪鵬飛

基于軟開關(guān)PWM技術(shù)的光伏逆變器的研究與設(shè)計(jì)    曹建

用于礦燈充電的獨(dú)立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

太陽能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

改善永磁接觸器動(dòng)態(tài)分?jǐn)噙^程的方法研究    張鋼嶺

太陽能LED照明系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)    杜守增

電流型Z源逆變器主電路控制策略研究    翟清震

敏化太陽能電池中染料的合成研究    徐丹

光伏發(fā)電系統(tǒng)自適應(yīng)控制研究    李亭

基于DSP的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)研究    肖大志

太陽光伏發(fā)電    崔容強(qiáng);喜文華;魏一康;張?zhí)m英;

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    王飛,余世杰,蘇建徽,沈玉梁

非對(duì)稱模糊PID控制在光伏發(fā)電MPPT中的應(yīng)用    張超,何湘寧

具有無功補(bǔ)償功能的單級(jí)式三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)    吳理博;趙爭鳴;劉建政;王健;袁立強(qiáng);

300kW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化控制與穩(wěn)定性分析    周德佳;趙爭鳴;袁立強(qiáng);馮博;

基于極點(diǎn)配置與重復(fù)控制相結(jié)合的三相光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)策略    劉飛;查曉明;周彥;殷進(jìn)軍;段善旭;

基于改進(jìn)擾動(dòng)觀察法的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤    劉邦銀;段善旭;劉飛;徐鵬威;

三相并網(wǎng)逆變器LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)與研究    劉飛;查曉明;段善旭;

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法    趙為;余世杰;沈玉梁;蘇建徽;

可再生能源并網(wǎng)發(fā)電仿真    張金波,康龍?jiān)?/span>

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究    趙為

數(shù)字式光伏陣列模擬器研究    傅望

光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    張鵬飛

光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法研究    李曉飛

日本太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2004年度報(bào)告    王海鷹

基于DSP的20kW單相并網(wǎng)光伏逆變器    陳興峰,曹志峰,焦在強(qiáng),許洪華

“八面玲瓏展威風(fēng)”——介紹一種新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”    王亦楠;

逆變器——優(yōu)化光伏發(fā)電的裝置    劉向陽;

太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展    呂貝;邱河梅;張宇;

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在綠色生態(tài)小區(qū)的應(yīng)用    廖偉聰;

BIPV光伏發(fā)電系統(tǒng)虛擬展示裝置的研究    杜寶江;

光伏發(fā)電系統(tǒng)高增益DC/DC變換器的研究    謝濤;謝運(yùn)祥;胡炎申;冀玉丕;

基于變步長電導(dǎo)增量法的光伏最大功率跟蹤控制    賴東升;

PVI系列正弦波高效率逆變器    龔金水,陸虎瑜,江云,寇青,蘭振聲,郭曉元,張冰

戶用獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    李春華;劉維亭;姜文剛;

混合儲(chǔ)能方案平衡獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)功率變化    侯世英;房勇;孫韜;宋星;

光伏發(fā)電系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)    王景義;

聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)(CPV)的發(fā)展前景分析    黃維學(xué);徐璞;

光伏發(fā)電系統(tǒng)中MPPT算法的研究與分析    徐亮;翟慶志;王寧;

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能新方法    孟昭淵;

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的直流變換器綜述    辛煜;王智靈;何淼;陳宗海;

基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究    王培波;

階梯電壓級(jí)聯(lián)式逆變器的原理與實(shí)現(xiàn)    孫凱;陸曉楠;黃立培;

單級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略    趙國強(qiáng);宋占魁;

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在海上的應(yīng)用    李濤

國內(nèi)首座太陽能聚光光伏示范電站在我市建成    記者 任君

光伏并網(wǎng)發(fā)電離我們還有多遠(yuǎn)    許圣王健

將太陽能電池板裝進(jìn)玻璃幕墻    黎方益 李之政 曾丁丁

太陽能光伏發(fā)電：何時(shí)點(diǎn)亮中國家庭    本報(bào)實(shí)習(xí)記者 范麗敏

太陽能：給奧運(yùn)“增光添熱”    趙永新

光伏產(chǎn)業(yè)在燦爛陽光下激情揮舞    本報(bào)記者　　李文絢　　陶俊

在荒漠地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電有作為    王艷明

綠色企業(yè)家的光榮與尷尬    王義偉

綠色能源為奧運(yùn)增光添彩    任啟平祝福艷 張一鳴 張麗婭

光伏發(fā)電系統(tǒng)效率提高理論方法及關(guān)鍵技術(shù)研究    朱艷偉

光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行理論與關(guān)鍵技術(shù)研究    徐瑞東

光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    曹太強(qiáng)

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)綜合控制策略研究及實(shí)現(xiàn)    吳理博

光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變技術(shù)研究    吳春華

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及孤島檢測新技術(shù)的研究    張超

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制策略研究    董密

三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略    劉飛

儲(chǔ)能型Quasi-Z源級(jí)聯(lián)多電平光伏逆變器研究    孫東森

蟻群并聯(lián)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    姚利明

安多100kWp獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析    楊毅男

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池充放電控制策略    陳海

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT的模糊PID控制研究    連瑞娜

光伏發(fā)電系統(tǒng)的蒙特卡羅序貫仿真和可靠性分析    陳閩江

基于TMS320F2812 DSP的太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)    孔曉麗

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建模及對(duì)配電網(wǎng)電壓、網(wǎng)損的影響    謝麗美

單級(jí)式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的研究    焦在強(qiáng)

基于Z源逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    王君惠

基于雙頻變換器的單相光伏發(fā)電系統(tǒng)研究    方堃