光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤技術(shù)的研究

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，全球范圍內(nèi)的能源短缺和環(huán)境污染已成為阻礙人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩大屏障，大力發(fā)展可替代新能源已成為人類的共識。光伏發(fā)電以其獨特的優(yōu)勢，成為未來最有潛力的替代能源之一。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，最大功率點跟蹤是其關(guān)鍵技術(shù)之一，該技術(shù)能有效提高光伏發(fā)電效率。為此，本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤技術(shù)進行了系統(tǒng)的理論研究和相關(guān)的實驗研究，主要研究內(nèi)容和成果如下： (1)介紹了光伏電池的發(fā)電原理，引入了光伏電池的數(shù)學模型，分析了光伏電池的輸出特性。重點研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)中典型最大功率點跟蹤方法的原理，分析對比了每種方法的優(yōu)缺點。 (2)通過對光伏電池數(shù)學模型的分析，推導出光伏電池的輸出功率在最大功率點附近可用其輸出電壓的多項式近似的結(jié)論，為插值估算光伏電池最大功率點提供了理論依據(jù)，并給出了近似的余項誤差。 (3)提出了變步長Newton二次插值估算光伏電池最大功率點的算法思想，相比于目前常用的Lagrange二次插值法，該算法效率高，跟蹤實時性強，對處理器性能要求不高，便于編程實現(xiàn)。 (4)搭建了相應的實驗平臺，詳細討論了該平臺關(guān)鍵參數(shù)的選擇。對比實驗驗證了變步長Newton二次插值估算光伏電池最大功率點方法的可行性和和某些優(yōu)越性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率點跟蹤 多項式近似 Lagrange和Newton二次插值 變步長
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 光伏發(fā)電的背景及其意義9-10
• 1.1.1 光伏發(fā)電的必要性9
• 1.1.2 光伏發(fā)電優(yōu)勢及其存在的問題9-10
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展與現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展與現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展與現(xiàn)狀12
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容12-14
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)典型 MPPT 算法的研究14-30
• 2.1 光伏電池的發(fā)電原理14-15
• 2.2 光伏電池的輸出特性15-20
• 2.2.1 光伏電池的精確數(shù)學模型16-17
• 2.2.2 光伏電池的簡化數(shù)學模型17
• 2.2.3 光伏電池輸出特性的仿真結(jié)果17-20
• 2.3 光伏電池最大功率點跟蹤算法的介紹20-29
• 2.3.1 最大功率點的基本原理20-21
• 2.3.2 固定電壓法21-22
• 2.3.3 短路電流法22-23
• 2.3.4 擾動觀察法23-25
• 2.3.5 電導增量法25-27
• 2.3.6 模糊邏輯控制27-28
• 2.3.7 雙模式MPPT控制28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 變步長 NEWTON 二次插值 MPPT 方法的研究30-42
• 3.1 定步長 LAGRANGE 二次插值 MPPT 法30-33
• 3.1.1 Lagrange插值原理30-31
• 3.1.2 定步長 Lagrange 二次插值 MPPT 原理31-33
• 3.2 最大功率點附近的多項式分析33-36
• 3.2.1 光伏電池穩(wěn)定工作點的分析34
• 3.2.2 最大功率點附近的 P-U 關(guān)系34-36
• 3.3 NEWTON二次插值估算與LAGRANGE二次插值法的比較36-38
• 3.3.1 Newton二次插值估算MPP算法36-37
• 3.3.2 Newton二次插值法與Lagrange二次插值法的比較37-38
• 3.4 NEWTON二次插值估算MPP 的 MATLAB 數(shù)值仿真分析38-39
• 3.5 變步長NEWTON二次插值MPPT 方法39-41
• 3.5.1 變步長Newton二次插值MPPT 的思想39
• 3.5.2 變步長Newton二次插值MPPT 的實現(xiàn)39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 單相兩級式光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)理論42-54
• 4.1 兩級式光伏變換器42-43
• 4.2 前級B00ST 電路的研究43-46
• 4.2.1 B00ST 電路升壓原理43-45
• 4.2.2 B00ST 電路阻抗變換原理45
• 4.2.3 B00ST 電路關(guān)鍵參數(shù)的選擇45-46
• 4.3 后級網(wǎng)側(cè)逆變原理的研究46-51
• 4.3.1 SPWM 原理47-48
• 4.3.2 不對稱采樣法 SPWM 波的數(shù)學模型48-51
• 4.4 后級網(wǎng)側(cè)逆變器對前級 BOOST 電路的影響51-52
• 4.5 解耦電容52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第五章 硬件電路的設(shè)計54-64
• 5.1 TMS320F2812處理器簡介54-55
• 5.2 采樣電路的設(shè)計55-59
• 5.2.1 直流電流采樣電路的設(shè)計55-57
• 5.2.2 直流電壓采樣電路的設(shè)計57-59
• 5.3 正負15V 電源的設(shè)計59-60
• 5.4 驅(qū)動電路的設(shè)計60-62
• 5.4.1 BOOST驅(qū)動電路的設(shè)計60-61
• 5.4.2 逆變橋驅(qū)動電路的設(shè)計61-62
• 5.5 BOOST 電路參數(shù)的設(shè)計與測試62-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及實驗結(jié)果分析64-73
• 6.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計64-68
• 6.1.1 P&O 法流程圖64-66
• 6.1.2 Newton二次插值MPPT 法流程圖66-68
• 6.2 實驗裝置及實驗工具68
• 6.2.1 實驗裝置68
• 6.2.2 實驗測量工具68
• 6.3 實驗結(jié)果分析68-72
• 6.3.1 P&O 法 MPPT 方法實驗結(jié)果70-71
• 6.3.2 變步長Newton二次插值MPPT 方法實驗結(jié)果71-72
• 6.5 本章小結(jié)72-73
• 第七章 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 攻讀學位期間的研究成果80

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