光伏系統(tǒng)中最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)的研究

【摘要】：太陽能是一種綠色可再生能源，其應(yīng)用前景廣闊，但外界環(huán)境對光伏電池的輸出特性影響比較大，導(dǎo)致光伏電池的轉(zhuǎn)換效率比較低。目前，光伏系統(tǒng)研究的重要方向在于如何利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)最大限度地提高光伏電池的輸出功率。 本文介紹了光伏電池的工作原理，電特性和外特性，詳細(xì)分析了電池材料、電池結(jié)溫、日照強(qiáng)度、串聯(lián)電阻和負(fù)載阻抗對光伏電池的影響。根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤的控制原理，歸納比較了基于擾動自尋優(yōu)、優(yōu)化模型、智能及非線性控制和輸出端控制四類方法，詳細(xì)介紹了各類最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的實現(xiàn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。提出了恒定電壓法與增量電導(dǎo)法相結(jié)合、恒定電壓法與擾動觀測法相結(jié)合的最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法，并對改進(jìn)的擾動觀測法進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 本文采用模塊化的方法設(shè)計了光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng)，詳細(xì)討論了電路參數(shù)的確定，給出了建立光伏電池的仿真模型的兩種方法，著重介紹了一種通用的光伏陣列動態(tài)仿真模型，此模型可以模擬包含光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度、光伏陣列串并聯(lián)數(shù)等參數(shù)的光伏陣列，在MATLAB/SIUMlink平臺上對建立的模型進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，仿真結(jié)果表明建立的模型較好的達(dá)到了預(yù)期的要求。提出了MPPT控制的實現(xiàn)策略，對光伏系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，分別建立每個模塊的仿真模型，設(shè)置不同的環(huán)境條件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。此外提供了大量的仿真結(jié)果對擾動觀測法、改進(jìn)的擾動觀測法和增量電導(dǎo)法進(jìn)行了對比分析，仿真結(jié)果表明加入MPPT模塊能夠使系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，并能減少在最大功率點(diǎn)處由于振蕩產(chǎn)生的能量損失，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率，提出的改進(jìn)擾動觀測法能夠減少傳統(tǒng)擾動觀測法中因誤判而產(chǎn)生的功率損失，具有一定的優(yōu)越性。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT） MATLAB 仿真模型
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 太陽能發(fā)電概述11-14
• 1.2.1 太陽能的利用形式11
• 1.2.2 太陽能發(fā)電的特點(diǎn)11-13
• 1.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型13-14
• 1.3 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及前景14-16
• 1.3.1 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 光伏發(fā)電的發(fā)展前景15-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-18
• 第2章 光伏電池及其特性18-32
• 2.1 光伏電池的結(jié)構(gòu)18
• 2.2 光伏電池的工作原理18-19
• 2.3 光伏電池的電特性19-24
• 2.3.1 光伏電池的等效電路19-21
• 2.3.2 光伏電池伏安特性曲線21-23
• 2.3.3 輸出功率和曲線因數(shù)23
• 2.3.4 輸出效率23-24
• 2.4 光伏電池的外特性24-28
• 2.4.1 光譜響應(yīng)25
• 2.4.2 溫度特性和光照特性25-27
• 2.4.3 負(fù)載特性27-28
• 2.5 光伏電池的主要影響因素28-32
• 2.5.1 電池材料的影響28
• 2.5.2 電池結(jié)溫和日照強(qiáng)度的影響28-30
• 2.5.3 串聯(lián)電阻的影響30
• 2.5.4 負(fù)載阻抗的影響30-32
• 第3章 最大功率點(diǎn)跟蹤方法的研究32-56
• 3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤原理32-37
• 3.1.1 最大功率點(diǎn)跟蹤控制的概念32-34
• 3.1.2 早期的最大功率點(diǎn)跟蹤法34-37
• 3.2 基于擾動自尋優(yōu)的控制算法37-42
• 3.2.1 擾動觀測法37-39
• 3.2.2 增量電導(dǎo)法39-41
• 3.2.3 波動相關(guān)控制法41-42
• 3.3 基于優(yōu)化模型的控制算法42-44
• 3.3.1 開路電壓檢測法42-43
• 3.3.2 短路電流檢測法43
• 3.3.3 電流掃描法43-44
• 3.4 基于智能及非線性控制的處理算法44-48
• 3.4.1 模糊邏輯控制法44-46
• 3.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法46-47
• 3.4.3 滑?？刂品?/span>47-48
• 3.5 基于輸出端控制的 MPPT 控制方法48-50
• 3.5.1 負(fù)載電流/電壓最大法48
• 3.5.2 直流側(cè)電壓下降控制法48-50
• 3.5.3 極值周期控制法50
• 3.6 MPPT 控制算法的有機(jī)結(jié)合50-56
• 3.6.1 恒定電壓法結(jié)合增量電導(dǎo)法52-53
• 3.6.2 恒定電壓法結(jié)合擾動觀測法53-56
• 第4章 最大功率點(diǎn)跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真56-90
• 4.1 系統(tǒng)設(shè)計56-60
• 4.1.1 控制系統(tǒng)主電路圖56-57
• 4.1.2 控制系統(tǒng)參數(shù)的確定57-60
• 4.2 光伏電池仿真60-72
• 4.2.1 光伏電池數(shù)學(xué)模型60-62
• 4.2.2 仿真軟件的選擇62-63
• 4.2.3 光伏電池仿真模型63-71
• 4.2.4 仿真結(jié)果分析71-72
• 4.3 MPPT 控制的實現(xiàn)策略72-75
• 4.3.1 控制系統(tǒng)仿真模型72-73
• 4.3.2 DC/DC 仿真實現(xiàn)73-74
• 4.3.3 PWM 仿真實現(xiàn)74-75
• 4.3.4 MPPT 仿真實現(xiàn)75
• 4.4 MPPT 算法仿真實現(xiàn)及分析75-84
• 4.4.1 擾動觀測法仿真實現(xiàn)76-80
• 4.4.2 增量電導(dǎo)法仿真實現(xiàn)80-83
• 4.4.3 兩種 MPPT 仿真比較分析83-84
• 4.5 改進(jìn)的 MPPT 算法實現(xiàn)及分析84-90
• 4.5.1 改進(jìn)的擾動觀測法原理84-85
• 4.5.2 改進(jìn)的擾動觀測法仿真實現(xiàn)85-87
• 4.5.3 仿真結(jié)果分析87-90
• 第5章 結(jié)論與展望90-92
• 5.1 結(jié)論90
• 5.2 展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文98-100
• 致謝100

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