光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT技術(shù)研究

【摘要】：本文主要針對部分陰影遮擋條件下光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT技術(shù)進行研究,以光伏組件的輸出特性分析與研究為基礎(chǔ),通過搭建光伏陣列的模型,對部分陰影遮擋條件下光伏陣列的輸出特性進行了理論研究與機理分析。為了從根本上解決由部分陰影遮擋所導(dǎo)致的陣列輸出功率大幅下降及多峰特性等問題,對比研究了集中式、組串式和組件式三種光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、MPPT控制策略及功率輸出特性,得出了組件式光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT具有明顯優(yōu)勢的結(jié)論。在組件式系統(tǒng)的MPPT技術(shù)方面,主要研究了雙向Buck-Boost變換器和Sepic變換器。在對這兩種拓?fù)涞男⌒盘柲Ｐ头治龅幕A(chǔ)上,分別進行了電壓電流雙閉環(huán)的MPPT控制環(huán)路設(shè)計,提出了一種改進型滯環(huán)比較MPPT算法；針對雙向Buck-Boost變換器,還提出了一種雙載波的調(diào)制控制方法。利用Matlab及Psim搭建系統(tǒng)的模型,實現(xiàn)了任意外界條件下光伏陣列的最大功率輸出,驗證了雙閉環(huán)MPPT控制策略及改進型滯環(huán)比較MPPT算法的有效性；最后在器件參數(shù)選擇、調(diào)制方法、控制復(fù)雜程度及工作效率等方面對這兩種組件式拓?fù)溥M行了對比分析。本文的主要創(chuàng)新點包含以下幾點： ①基于對數(shù)學(xué)模型及簡化模型的對比分析,提出了一種精確工程模型,它以數(shù)學(xué)模型為基準(zhǔn),對簡化模型的補償參數(shù)進行擬合修正,同時兼顧了精確度與復(fù)雜程度； ②提出了一種改進型滯環(huán)比較MPPT算法,不僅能有效解決振蕩和誤判問題,同時還能兼顧速度與精度,達到高效、準(zhǔn)確實現(xiàn)最大功率點追蹤的目的； ③提出了一種雙載波的雙向Buck-Boost變換器調(diào)制方法,能自適應(yīng)地實現(xiàn)工作模式的切換,保證了任意外界條件下組件的最大功率輸出； ④針對組件式MPPT的控制,提出了一種電壓電流雙閉環(huán)的控制策略,實現(xiàn)了狀態(tài)變量的解耦控制,具有較好的魯棒性、快速響應(yīng)特性及較高的可靠性。 【關(guān)鍵詞】：光伏陣列 部分陰影遮擋 多峰特性 集中式MPPT 分布式MPPT 小信號模型 雙向Buck-Boost變換器 Sepic變換器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 論文研究的背景及意義11-13
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)中的MPPT技術(shù)概述13-17
• 1.2.1 光伏組件及光伏陣列輸出特性研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 MPPT算法研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 MPPT算法的實現(xiàn)方式及其分析比較17-18
• 1.3.1 集中式MPPT技術(shù)17
• 1.3.2 分布式MPPT技術(shù)17-18
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容18-21
• 2 部分陰影遮擋對光伏陣列輸出特性的影響研究21-37
• 2.1 光伏電池的基本原理21-22
• 2.2 光伏組件的輸出特性及仿真分析22-29
• 2.2.1 光伏組件的數(shù)學(xué)模型22-26
• 2.2.2 光伏組件的簡化工程模型26-27
• 2.2.3 光伏組件的精確工程模型27-29
• 2.3 光伏陣列的輸出特性及仿真分析29-36
• 2.3.1 均勻條件下光伏陣列的輸出特性30-31
• 2.3.2 部分陰影條件下光伏陣列的輸出特性31-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 MPPT控制算法研究37-49
• 3.1 改進型滯環(huán)比較MPPT控制算法研究37-40
• 3.1.1 基本原理37-38
• 3.1.2 仿真分析與驗證38-40
• 3.2 多峰MPPT控制算法研究40-48
• 3.2.1 基于等功率曲線的全局掃測法41-43
• 3.2.2 基于等效面積的多峰MPPT算法43-46
• 3.2.3 仿真分析46-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 部分陰影遮擋條件下MPPT實現(xiàn)方式的對比研究49-59
• 4.1 集中式MPPT技術(shù)49-50
• 4.2 分布式MPPT技術(shù)50-53
• 4.2.1 組串式MPPT技術(shù)50-51
• 4.2.2 組件式MPPT技術(shù)51-53
• 4.3 發(fā)電量對比分析53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 組件式MPPT技術(shù)研究59-89
• 5.1 組件式MPPT拓?fù)?/span>59-61
• 5.2 基于雙向Buck-Boost變換器的微型DC/DC變流器研究61-75
• 5.2.1 工作特性分析62-65
• 5.2.2 MPPT控制策略研究65-71
• 5.2.3 系統(tǒng)建模與仿真分析71-75
• 5.3 基于Sepic變換器的微型DC/DC變流器研究75-86
• 5.3.1 工作特性分析及參數(shù)選擇76-81
• 5.3.2 小信號模型分析及環(huán)路設(shè)計81-84
• 5.3.3 系統(tǒng)建模與仿真84-86
• 5.4 兩種拓?fù)涞膶Ρ?/span>86-87
• 5.5 本章小結(jié)87-89
• 6 總結(jié)與展望89-91
• 參考文獻91-95
• 附錄A95-97
• 附錄B97-99
• 作者簡歷99-103
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集103

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