基于粒子群算法的光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤研究

【摘要】：光伏陣列的最大功率點跟蹤控制是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個關(guān)鍵技術(shù)。但光伏陣列處于局部遮陰情況下時，傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤算法可能會失效，不能準(zhǔn)確的找到最大功率點。因此，研究針對局部遮陰情況下的光伏陣列的最大功率點跟蹤控制算法，具有重要意義。 論文分析了光伏電池的工作原理和物理特性，在Matlab/Simulink中建立了光伏電池仿真模型。分析了熱斑效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理與解決辦法，然后深入研究了電壓功率多峰曲線的產(chǎn)生原理與數(shù)學(xué)模型。通過比較現(xiàn)有的多峰最大功率點跟蹤方法,得出這些方法在系統(tǒng)成本、功率損失、收斂效率方面存在一定的局限性。 研究了粒子群優(yōu)化算法的原理、基本特性、設(shè)計流程等，針對其收斂精度低和易陷入局部最優(yōu)等缺陷，提出了一種改進(jìn)的粒子群算法——回退粒子群算法，而后對該算法進(jìn)行了基準(zhǔn)函數(shù)測試，得出該算法在尋優(yōu)精度和收斂速度上均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法。 基于回退粒子群算法在多峰函數(shù)全局尋優(yōu)方面的良好性能，將其應(yīng)用到局部遮陰情況下的最大功率點跟蹤控制中，在Matlab中建立回退粒子群最大功率點跟蹤模塊的仿真模型，研究分析表明該方法能夠精確的實現(xiàn)局部遮陰情況下最大功率點的全局尋優(yōu)。然后建立了控制系統(tǒng)中各個模塊的仿真模型，對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明，該方法能夠精確快速地跟蹤到光伏陣列的最大功率點，并且控制系統(tǒng)能將光伏陣列的輸出電壓穩(wěn)定控制在最大功率點電壓附近，證明了算法的有效性，提高了光伏陣列的輸出效率。 【關(guān)鍵詞】：粒子群優(yōu)化算法 最大功率點跟蹤 局部遮陰 光伏發(fā)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TP301.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-11
• 1.3 最大功率點跟蹤控制的相關(guān)研究11-12
• 1.4 本文的主要工作和內(nèi)容安排12-14
• 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述14-26
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及其分類14-16
• 2.2 太陽能光伏電池16-23
• 2.2.1 光伏電池的工作原理16-18
• 2.2.2 光伏電池的等效電路18-20
• 2.2.3 光伏電池的輸出特性20-23
• 2.3 熱斑效應(yīng)23-25
• 2.3.1 熱斑效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理23-24
• 2.3.2 熱斑效應(yīng)的解決方法24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤26-37
• 3.1 最大功率點跟蹤原理26-28
• 3.2 最大功率點數(shù)學(xué)模型28-29
• 3.3 多峰最大功率點的研究29-36
• 3.3.1 多峰最大功率點方法的研究30-34
• 3.3.2 光伏陣列多峰模型34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 粒子群優(yōu)化算法37-50
• 4.1 基本粒子群算法37-42
• 4.1.1 粒子群算法的基本原理37-38
• 4.1.2 粒子群算法的設(shè)計流程38-40
• 4.1.3 粒子群算法的參數(shù)分析40-41
• 4.1.4 粒子群算法的優(yōu)缺點41-42
• 4.2 回退粒子群算法42-49
• 4.2.1 回退粒子群算法的實現(xiàn)方法42-44
• 4.2.2 回退粒子群算法的算法流程44-45
• 4.2.3 回退粒子群算法的函數(shù)測試45-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 回退粒子群算法最大功率點跟蹤50-59
• 5.1 算法描述及設(shè)計流程50-52
• 5.2 仿真結(jié)果及性能分析52-54
• 5.3 系統(tǒng)的建模仿真54-58
• 5.3.1 系統(tǒng)各模塊的建模54-56
• 5.3.2 回退 PSO-MPPT 控制系統(tǒng)的仿真56-57
• 5.3.3 仿真結(jié)果與分析57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文64-65
• 致謝65

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