光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略研究

【摘要】：全球不斷增長的能源需求給每個國家?guī)砹谁h(huán)境污染和能源危機兩個難題。新能源技術(shù)及節(jié)能技術(shù)已成為全球能源投資增長的主要領(lǐng)域，特別是清潔、無污染的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。但是，目前光伏發(fā)電投入成本仍然比較高、轉(zhuǎn)換效率較低，為了更有效的利用太陽能，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略的研究，對太陽能的開發(fā)與利用有著重要的意義。 本論文以最大限度利用太陽能為主要目標(biāo)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，具體內(nèi)容如下： （1）在深入了解光伏電池工作原理的基礎(chǔ)之上，研究了光伏電池的等效電路并建立了光伏電池的數(shù)學(xué)模型，運用MATLAB/Simulink建立了光伏陣列仿真模型，并在此基礎(chǔ)之上分析了光伏電池的輸出特性。文章給出了四種不同類型的光伏電池仿真模型，為實現(xiàn)不同情況下的系統(tǒng)仿真、理論研究和系統(tǒng)設(shè)計提供了基礎(chǔ)保證。 （2）介紹了MPPT技術(shù)的概念和原理，在分析幾種常用的MPPT算法的基礎(chǔ)上，分別對幾種算法做了改進(jìn)，并在此基礎(chǔ)上建立了光伏發(fā)電系統(tǒng)MATLAB仿真模型和硬件驗證電路，并分別在仿真平臺驗和硬件樣機上證了幾種改進(jìn)算法的有效性。 （3）在分析了蓄電池充電特性與充電方法的基礎(chǔ)上，提出了一種充電協(xié)調(diào)控制策略；使光伏電池組件與鉛酸蓄電池相互協(xié)調(diào)工作，在不損害蓄電池前提下，使光伏電池陣列與鉛酸蓄電池工作在最佳狀態(tài)，最大限度地利用太陽能，使鉛酸蓄電池儲存更多的能量，以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。 （4）介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，建立了單相兩極光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，并將變步長INC算法和PO應(yīng)用到光伏并網(wǎng)仿真模型上，通過仿真驗證了變步長電導(dǎo)增量算法能提高系統(tǒng)跟蹤效率。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池陣列 最大功率點跟蹤 鉛酸蓄電池 單相兩級光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題研究的背景及意義12-15
• 1.1.1 太陽能應(yīng)用的背景12-13
• 1.1.2 太陽能利用形式與光伏發(fā)電的特點13-15
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 光伏電池建模及其仿真分析19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 光伏電池工作原理19-20
• 2.3 光伏電池等效電路和數(shù)學(xué)模型分析20-22
• 2.4 光伏電池 MATLAB 仿真模型22-30
• 2.4.1 傳統(tǒng)模型23-25
• 2.4.2 S 函數(shù)電池模型25-26
• 2.4.3 通用型電池模型26-28
• 2.4.4 改進(jìn)型電池模型28-30
• 2.5 光伏電池輸出特性仿真與結(jié)果分析30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 最大功率追蹤控制算法的研究33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 MPPT 原理33-35
• 3.3 MPPT 算法介紹及其仿真分析35-50
• 3.3.1 恒定電壓法及其改進(jìn)方法35-36
• 3.3.2 擾動觀察法及其改進(jìn)算法36-42
• 3.3.3 電導(dǎo)增量法及其改進(jìn)算法42-46
• 3.3.4 模糊控制算法46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池充電算法研究51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 蓄電池充電算法簡介51-52
• 4.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池的充電策略52-54
• 4.4 充電算法仿真驗證54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 光伏單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中 MPPT 的仿真實現(xiàn)57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)簡介57-61
• 5.2.1 逆變電路分類58
• 5.2.2 逆變拓?fù)浣榻B58-60
• 5.2.3 單相兩級逆變系統(tǒng)原理60-61
• 5.3 單相兩級并網(wǎng)電路 MPPT 仿真實現(xiàn)61-64
• 5.3.1 自適應(yīng) INC 算法在單相兩級并網(wǎng)發(fā)電中的實現(xiàn)61-63
• 5.3.2 P&O 算法在單相兩級并網(wǎng)發(fā)電中的實現(xiàn)63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 基于硬件平臺的 MPPT 算法驗證65-76
• 6.1 引言65
• 6.2 DC/DC 變換電路選擇及參數(shù)設(shè)計65-68
• 6.3 外圍硬件電路設(shè)計68-71
• 6.4 系統(tǒng)控制器的選擇與介紹71
• 6.5 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計71-73
• 6.6 實驗結(jié)果及分析73-75
• 6.7 應(yīng)用前景分析75
• 6.8 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 本文的主要工作及貢獻(xiàn)76-77
• 7.2 不足之處與進(jìn)一步研究展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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