光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤的算法研究與系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】：隨著當(dāng)今世界能源短缺與環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,可再生的能源與可持續(xù)的發(fā)展越來越多地受到人們的重視。風(fēng)能、核能、生物質(zhì)能、潮汐能、太陽能等成為了新能源的主要開發(fā)與利用對象。其中,太陽能成為了當(dāng)今可再生能源中的重要研究對象,其清潔環(huán)保,無任何污染,利用價值高；太陽能更沒有能源短缺的問題存在,其種種優(yōu)點(diǎn)決定了其在能源更替中不可取代的地位。但是,環(huán)境條件的變化對太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換效率的影響非常大,因此,提高太陽能光伏發(fā)電效率的問題成為了研究太陽能的重點(diǎn)方向。 本文研究了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。從最基本的太陽能電池及其工作特性出發(fā),設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),運(yùn)用Matlab中的Simulink來搭建光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型；同時,研究了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù),將設(shè)計的新型最大功率點(diǎn)跟蹤算法在系統(tǒng)仿真模型中進(jìn)行驗證,并分析仿真效果。 首先,由光伏電池的等效電路設(shè)計光伏電池的仿真模型,分析其不同環(huán)境條件下的工作特性,總結(jié)出最大功率點(diǎn)的變化規(guī)律。其次,研究了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù),分析了經(jīng)典的最大功率點(diǎn)跟蹤算法如恒定電壓法、擾動觀測法、電導(dǎo)增量法的優(yōu)缺點(diǎn),在這基礎(chǔ)之上,設(shè)計了新型的改進(jìn)的電導(dǎo)增量法、模糊控制法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。將新型的最大功率點(diǎn)跟蹤算法在系統(tǒng)仿真模型上進(jìn)行實現(xiàn),并通過示波器檢驗各新型算法的仿真效果,最終達(dá)到了控制時間短,基本無超調(diào),緊隨環(huán)境變化的控制效果。最后,對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計,根據(jù)Matlab中的系統(tǒng)仿真模型,在Protel中設(shè)計了光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件電路；同時使用模糊控制開發(fā)工具FuzzyTech來設(shè)計模糊控制器,并將其轉(zhuǎn)換成C語言程序代碼。 本文給出了詳細(xì)的Matlab仿真模型和算法的設(shè)計過程,對實驗結(jié)果作出了詳細(xì)的分析；同時,也介紹了系統(tǒng)硬件電路和軟件程序的設(shè)計過程。 【關(guān)鍵詞】：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 電導(dǎo)增量法 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 FuzzyTech
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 第二章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及組成結(jié)構(gòu)16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類16-17
• 2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制原理17-18
• 2.4 Boost電路與PWM控制原理18-19
• 2.4.1 Boost電路原理介紹18-19
• 2.4.2 PWM技術(shù)介紹19
• 2.5 最大功率點(diǎn)跟蹤的控制原理19-20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 第三章 最大功率點(diǎn)跟蹤研究21-32
• 3.1 引言21
• 3.2 光伏電池介紹21-23
• 3.2.1 光伏電池工作原理21
• 3.2.2 光伏電池等效電路21-23
• 3.3 光伏電池工作特性分析23-25
• 3.4 MPPT算法介紹25-31
• 3.4.1 恒定電壓法25-26
• 3.4.2 擾動觀測法26-27
• 3.4.3 電導(dǎo)增量法27-28
• 3.4.4 改進(jìn)的電導(dǎo)增量法28-29
• 3.4.5 模糊控制法29-30
• 3.4.6 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第四章 系統(tǒng)設(shè)計與仿真32-46
• 4.1 引言32
• 4.2 光伏電池的仿真32-33
• 4.3 基于改進(jìn)的電導(dǎo)增量法的MPPT仿真33-37
• 4.3.1 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊34-35
• 4.3.2 MPPT控制模塊35
• 4.3.3 PWM生成模塊35
• 4.3.4 基于改進(jìn)電導(dǎo)增量法的仿真結(jié)果35-37
• 4.4 基于模糊控制的MPPT仿真37-42
• 4.4.1 模糊控制輸入輸出的確定37-38
• 4.4.2 隸屬度函數(shù)的確定38-39
• 4.4.3 模糊控制規(guī)則的確定39-40
• 4.4.4 模糊控制方案的仿真40-42
• 4.5 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MPPT仿真42-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第五章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與MPPT的實現(xiàn)46-59
• 5.1 引言46
• 5.2 硬件電路設(shè)計46-52
• 5.2.1 主電路設(shè)計47-48
• 5.2.2 電壓、電流采樣電路48-49
• 5.2.3 單片機(jī)控制49
• 5.2.4 IGBT驅(qū)動電路49-50
• 5.2.5 蓄電池充電電路50-52
• 5.2.6 逆變電路52
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計52-58
• 5.3.1 A/D轉(zhuǎn)換和PWM的設(shè)計53-55
• 5.3.2 MPPT程序的設(shè)計55-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)與展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄63-64
• 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文64-65
• 致謝65

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