光伏發(fā)電雙軸跟蹤系統(tǒng)的軌跡設(shè)計(jì)與控制

【摘要】：隨著現(xiàn)有能源的吃緊和生態(tài)環(huán)境的惡化，光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越受到各國的關(guān)注，世界光伏發(fā)電的年裝機(jī)容量也在大幅增長。然而，光伏發(fā)電效率低，成本高的特點(diǎn)制約了它的發(fā)展。因此，提高光伏發(fā)電的效率，降低成本成了各國研究的熱點(diǎn)。本文針對不同地點(diǎn)，不同時(shí)間，存在著不同位置約束的光伏雙軸跟蹤支架進(jìn)行了軌跡設(shè)計(jì)與控制的研究。建立了光伏陣列的實(shí)時(shí)發(fā)電模型，并通過分析環(huán)境因素對光伏陣列的影響，設(shè)計(jì)了雙軸跟蹤支架的跟蹤軌跡，隨后通過控制器使得雙軸跟蹤支架跟蹤此軌跡從而達(dá)到提高光伏陣列發(fā)電效率的目的。 首先，在對單個(gè)光伏電池建模的基礎(chǔ)上，分析了光伏陣列的模型及模型中參數(shù)與單個(gè)光伏電池的關(guān)系，從而建立了光伏陣列發(fā)電的動態(tài)模型。本文對現(xiàn)有的建模方法進(jìn)行分析，以迭代求解的方法獲取了模型參數(shù)。相比較以往經(jīng)驗(yàn)取值的方法，模型的精確度得到了提高，此建模方法具有通用性。模型建立之后，對此模型進(jìn)行分析，得出環(huán)境因素對光伏陣列發(fā)電的影響，為雙軸跟蹤支架跟蹤軌跡的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 其次，結(jié)合太陽位置的計(jì)算方法與環(huán)境因素對光伏陣列發(fā)電效率的影響設(shè)計(jì)了雙軸跟蹤支架的跟蹤軌跡。在跟蹤軌跡設(shè)計(jì)的過程中，考慮了雙軸支架安裝條件存在限制的情況。隨后對雙軸跟蹤支架的兩個(gè)伺服系統(tǒng)分別進(jìn)行PID控制使得其能夠很好的跟蹤設(shè)定的軌跡。此方法具有通用性，適用于不同的安裝地點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)間和位置約束。而后進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真驗(yàn)證過程中分別選取了上海閔行區(qū)和北京市區(qū)兩個(gè)地理位置的兩個(gè)不同季節(jié)來說明問題。仿真結(jié)果表明，本文提出的方法能夠有效地提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。 最后，對本實(shí)驗(yàn)室30Kw的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果顯示，本文的方法對提升該系統(tǒng)的發(fā)電效率有良好的作用。另外，為了方便操作人員，對整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電系統(tǒng)基本情況的觀測、參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)曲線觀測、歷史曲線觀測、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警、報(bào)表等基本功能。 【關(guān)鍵詞】：光伏陣列 發(fā)電特性 雙軸跟蹤支架 跟蹤軌跡設(shè)計(jì) DDE通信 組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 研究背景和意義9-13
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 研究意義11-13
• 1.2 光伏發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外應(yīng)用現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.3 光伏發(fā)電裝置及跟蹤系統(tǒng)控制方法17-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)22-24
• 第二章 光伏陣列建模與特性分析24-43
• 2.1 引言24
• 2.2 光伏陣列建模24-37
• 2.2.1 機(jī)理建模24-27
• 2.2.2 模型參數(shù)的估計(jì)27-31
• 2.2.3 仿真結(jié)果與分析31-37
• 2.3 光伏發(fā)電特性研究37-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 第三章 雙軸跟蹤支架的軌跡設(shè)計(jì)及控制43-70
• 3.1 引言43-44
• 3.2 跟蹤軌跡的計(jì)算44-55
• 3.2.1 太陽位置計(jì)算44-52
• 3.2.2 跟蹤軌跡計(jì)算52-55
• 3.3 控制器設(shè)計(jì)及仿真55-69
• 3.3.1 伺服系統(tǒng)建模55-58
• 3.3.2 雙軸跟蹤支架模型辨識58-62
• 3.3.3 跟蹤控制及仿真62-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 第四章 ：雙軸跟蹤系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-81
• 4.1 引言70
• 4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介70-72
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分72-80
• 4.3.1 通訊以及下位機(jī)算法的實(shí)現(xiàn)72-76
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析76-80
• 4.4 本章小結(jié)80-81
• 第五章 光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控平臺設(shè)計(jì)81-97
• 5.1 引言81
• 5.2 組態(tài)軟件簡介81-82
• 5.3 監(jiān)控平臺設(shè)計(jì)過程82-89
• 5.4 監(jiān)控系統(tǒng)89-96
• 5.5 本章小結(jié)96-97
• 第六章 總結(jié)與展望97-99
• 6.1 本文的主要工作和結(jié)果97-98
• 6.2 未來工作展望98-99
• 參考文獻(xiàn)99-104
• 致謝104-105
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文105-107

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