獨(dú)立光伏系統(tǒng)全方位追光與最大功率跟蹤結(jié)合的研究

【摘要】：目前，碳、石油等常規(guī)能源短缺，大部分國家都加緊了光伏的發(fā)展步伐，據(jù)估計(jì)太陽能光伏發(fā)電將成為世界能源供應(yīng)的主體。目前光伏發(fā)電面臨的瓶頸之一是光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低，為了有效的利用太陽能本文提出了將光強(qiáng)跟蹤技術(shù)與最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)相結(jié)合的方法。 本文先是介紹了獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、目前光強(qiáng)跟蹤技術(shù)以及最大功率跟蹤技術(shù)的現(xiàn)狀、原理、算法和發(fā)展前景。根據(jù)光強(qiáng)跟蹤技術(shù)和最大功率跟蹤技術(shù)的發(fā)展，提出了全方位追光和雙最大功率跟蹤算法結(jié)合的方案。全方位追光技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在垂直和水平方向跟蹤太陽能，并跟蹤天氣情況變換跟蹤方法，有效的增加了光伏電池能量的吸收。雙最大功率算法采用改進(jìn)的恒壓控制法結(jié)合小步長擾動(dòng)觀察法，為減小穩(wěn)態(tài)時(shí)的波動(dòng)在最大功率點(diǎn)附近采用小步長擾動(dòng)觀察法，環(huán)境變化和啟動(dòng)過程采用改進(jìn)的恒壓控制法提高系統(tǒng)的跟蹤速度。綜上，該方案中全方位追光提高了系統(tǒng)對太陽能量的吸收，雙最大功率算法提高了吸收的太陽能的利用，較大程度的提高了光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。其次，在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了仿真模型并獲得了較理想的仿真結(jié)果。 最后，對系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。其中主電路采用升壓變換器Boost電路。數(shù)字信號(hào)處理器采用TI公司的TMS320F2812進(jìn)行軟件程序的編寫和控制。實(shí)驗(yàn)得到了較理想的結(jié)果，驗(yàn)證了本文提出方案的可行性。 【關(guān)鍵詞】：獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng) 全方位追光技術(shù) 雙最大功率跟蹤 改進(jìn)的恒壓控制法
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題背景11-14
• 1.1.1 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和意義11-12
• 1.1.2 光伏發(fā)電發(fā)展的政策支持12-13
• 1.1.3 光伏發(fā)電的限制因素及解決方案13
• 1.1.4 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)13-14
• 1.2 目前研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 光強(qiáng)跟蹤技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 最大功率跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 全方位追光技術(shù)的研究18-26
• 2.1 太陽跟蹤裝置基本理論介紹18-19
• 2.2 光強(qiáng)跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法的介紹19-23
• 2.2.1 光電跟蹤法19-20
• 2.2.2 太陽運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤法20-21
• 2.2.3 光電跟蹤法與太陽運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合使用的方法21-22
• 2.2.4 其他跟蹤方法簡介22-23
• 2.2.5 存在的問題23
• 2.2.6 發(fā)展前景23
• 2.3 全方位追光技術(shù)的設(shè)計(jì)方案23-25
• 2.3.1 太陽跟蹤裝置的設(shè)計(jì)23-24
• 2.3.2 光強(qiáng)跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法的設(shè)計(jì)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 雙最大功率跟蹤技術(shù)的研究26-47
• 3.1 最大功率跟蹤基本理論介紹26-27
• 3.1.1 最大功率跟蹤定義介紹26
• 3.1.2 MPPT 控制原理26-27
• 3.2 最大功率跟蹤算法介紹27-35
• 3.2.1 最大功率跟蹤算法常用算法介紹27-30
• 3.2.2 最大功率跟蹤算法亮點(diǎn)方法總結(jié)30-35
• 3.2.3 MPPT算法的選擇與展望35
• 3.3 雙最大功率跟蹤算法的介紹35-46
• 3.3.1 引言35-36
• 3.3.2 改進(jìn)的恒壓控制法36-45
• 3.3.3 開路電壓在線檢測45-46
• 3.3.4 擾動(dòng)觀察法中步長的選擇46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)47-60
• 4.1 系統(tǒng)整體組成和基本原理47-48
• 4.2 全方位追光單元硬件設(shè)計(jì)48-50
• 4.2.1 光電傳感器的設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)49
• 4.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)49-50
• 4.3 雙最大功率單元硬件設(shè)計(jì)50-59
• 4.3.1 Boost主電路參數(shù)設(shè)計(jì)50-55
• 4.3.2 主電路采樣部分和保護(hù)部分的設(shè)計(jì)55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)60-70
• 5.1 數(shù)字處理器的選擇60-61
• 5.1.1 DSP芯片的選擇60
• 5.1.2 TMS320F2812 芯片介紹60-61
• 5.2 系統(tǒng)程序的編寫61-69
• 5.2.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61-62
• 5.2.2 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)62-63
• 5.2.3 雙最大功率算法程序設(shè)計(jì)63-68
• 5.2.4 全方位追光程序設(shè)計(jì)68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第6章 系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)70-80
• 6.1 光伏電池特性的仿真70-72
• 6.2 雙最大功率跟蹤算法仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-75
• 6.2.1 雙最大功率跟蹤算法的仿真研究72-74
• 6.2.2 雙最大功率跟蹤算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證74-75
• 6.3 雙最大功率算法與常用方法的對比75-78
• 6.3.1 仿真對比75-77
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證77-78
• 6.4 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果86-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

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