光伏系統(tǒng)MPPT的滑模變結(jié)構(gòu)控制

【摘要】：太陽能作為一種新興的可再生能源，因其顯著的優(yōu)點(diǎn)受到了世界各國的關(guān)注和重視，它的研究和發(fā)展將為人類解決能源危機(jī)問題和環(huán)境保護(hù)做出重要貢獻(xiàn)。光伏發(fā)電作為太陽能應(yīng)用的主要方式之一，有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對光伏發(fā)電領(lǐng)域的各種問題進(jìn)行了大量的研究，并取得了許多成果，但是在光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制問題上仍存在很大改進(jìn)空間，許多控制方法雖然能成功跟蹤最大功率點(diǎn)，但是在跟蹤的速度、精度等方面效果不甚 理想，而且一些控制方法因算法復(fù)雜而導(dǎo)致難以在實(shí)際控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。本文主要研究光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率點(diǎn)跟蹤控制問題，最大功率點(diǎn)跟蹤控制是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，能大幅提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率，降低光伏發(fā)電的成本，提高資源的利用率，它的研究和發(fā)展具有非常重要的實(shí)際價(jià)值和理論研究意義。為了解決已有一些方法在最大功率點(diǎn)跟蹤速度、精度，抗干擾能力，跟蹤新外界條件下最大功率點(diǎn)的能力等方面的不足，本文提出了一種以改進(jìn)的Zeta變換電路作為DC-DC變換電路，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法來實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制的方法。該方法具有跟蹤速度快、精度高、超調(diào)量小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)所提出的方法建立了Simulink仿真模型并進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明本文提出的方法具有很好的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性，能很好的完成光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制的任務(wù)。與改進(jìn)的Buck-Boost變換電路和基于變步長電導(dǎo)增量法的光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制方法相比，本文所提出的變換電路和控制方法在跟蹤的快速性、準(zhǔn)確性、魯棒性以及跟蹤新條件下最大功率點(diǎn)的能力方面都有明顯的提高。最后，本文根據(jù)所提出的控制方法和變換電路設(shè)計(jì)并建立了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制實(shí)驗(yàn)平臺并利用它進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文所提出的方法的正確性和有效性。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 MPPT 滑模變結(jié)構(gòu)控制 DC-DC變換器
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題的背景和意義8-10
• 1.1.1 課題的背景8-9
• 1.1.2 課題的意義9-10
• 1.2 MPPT 的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 定電壓跟蹤(CVT)法10
• 1.2.2 擾動觀察法10-11
• 1.2.3 電導(dǎo)增量法11-13
• 1.2.4 模糊邏輯控制法13
• 1.2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法13-14
• 1.3 本文的主要內(nèi)容14-15
• 2 光伏發(fā)電的原理及仿真模型的建立15-22
• 2.1 光伏電池的工作原理15
• 2.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型15-17
• 2.3 光伏電池仿真模型的建立17-18
• 2.4 光伏電池的電氣特性18-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的光伏系統(tǒng) MPPT 控制22-44
• 3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本原理22-24
• 3.2 DC-DC 變換器的設(shè)計(jì)24-27
• 3.2.1 Zeta 電路的原理25-26
• 3.2.2 Zeta 電路的改進(jìn)26-27
• 3.3 滑?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)27-30
• 3.4 基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的光伏系統(tǒng) MPPT 控制仿真30-42
• 3.4.1 仿真模型的建立30-31
• 3.4.2 仿真結(jié)果及分析31-37
• 3.4.3 與 Buck-Boost 變換電路和變步長電導(dǎo)增量法的仿真對比37-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 光伏系統(tǒng) MPPT 控制實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)44-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)44-50
• 4.1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.2 單片機(jī)部分硬件組成及功能設(shè)置45-46
• 4.1.3 開關(guān)信號處理部分設(shè)計(jì)46-47
• 4.1.4 改進(jìn) Zeta 電路部分設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.5 采樣電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.1.6 LCD 顯示部分設(shè)計(jì)49
• 4.1.7 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 光伏系統(tǒng) MPPT 控制實(shí)驗(yàn)50-55
• 4.2.1 光伏電池板輸出特性的測定50-52
• 4.2.2 MPPT 控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析52-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 5 總結(jié)和展望56-58
• 5.1 本文總結(jié)56
• 5.2 工作展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄63-64
• A. 實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)物圖63-64
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文64

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