光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤方法研究

【摘要】：隨著世界能源的短缺以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,新能源的開發(fā)愈來愈受到人們的重視。太陽能作為一種新型的綠色可再生能源,以其儲量巨大、清潔、無污染等特點受到人們的青睞,太陽能利用技術(shù)得以迅速發(fā)展,光伏發(fā)電成為重要的研究領(lǐng)域,其關(guān)鍵技術(shù)的研究對提高光伏發(fā)電效率、降低成本具有重要意義。 本文針對如何提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率,對太陽能電池、DC/DC部分電路的設(shè)計和最大功率點跟蹤技術(shù)進行了深入研究。其主要內(nèi)容包括以下幾個方面: 1.分析人類面臨的能源危機與環(huán)境污染問題,討論太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢及其國內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀。 2.研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成,以及根據(jù)不同場合需要對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所進行的分類。 3.從研究光伏電池的輸出特性出發(fā),根據(jù)光伏電池的I-V特性建立了光伏電池陣列的MATLAB仿真模型,分析了太陽輻射強度和溫度對光伏電池陣列輸出特性的影響。 4.詳細分析幾種常用的DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點,提出利用Boost型DC/DC變換器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換,根據(jù)系統(tǒng)要求對Boost變換器的參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,并運用MATLAB軟件仿真驗證其可行性。 5.分析最大功率點跟蹤原理,比較現(xiàn)有的幾種最大功率點跟蹤控制算法的優(yōu)、缺點,設(shè)計了一種基于模糊控制的最大功率點跟蹤算法。 6.分析Boost變換器實現(xiàn)最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的原理,利用建立的Simulink仿真模型對基于Boost變換器的MPPT算法進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明基于模糊控制的MPPT算法比其他幾種算法具有更好的控制效果。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池 最大功率點跟蹤(MPPT) DC/DC變換器 模糊控制 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 人類面臨的能源危機與環(huán)境污染問題12-13
• 1.2 太陽能和光伏發(fā)電的優(yōu)勢13-14
• 1.3 光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 全球光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)光伏發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題研究目的與主要內(nèi)容16-18
• 2 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述18-22
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成18-19
• 2.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類19-21
• 2.2.1 獨立供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)19
• 2.2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)19-20
• 2.2.3 混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)20-21
• 2.3 帶有最大功率跟蹤功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)21-22
• 3 光伏電池的特性研究22-33
• 3.1 光伏電池的工作原理22
• 3.2 光伏電池的分類22-23
• 3.3 光伏電池的數(shù)學(xué)模型23-26
• 3.3.1 光伏電池的理論模型23-25
• 3.3.2 光伏電池的簡化模型25-26
• 3.3.3 光伏電池組件與陣列26
• 3.3 光伏電池的仿真模型26-30
• 3.4 光伏電池特性分析30-33
• 3.4.1 光伏電池輸出特性曲線30-31
• 3.4.2 光伏電池特性分析31-33
• 4 DC/DC變換器的分析與設(shè)計33-47
• 4.1 典型的DC/DC變換器33-41
• 4.1.1 降壓式變換器33-35
• 4.1.2 升壓式變換器35-37
• 4.1.3 升降壓式變換器37-39
• 4.1.4 庫克變換器39-41
• 4.2 DC心C變換器的比較選擇41
• 4.3 升壓變換器Boost電路設(shè)計41-43
• 4.3.1 儲能電感L的選取42
• 4.3.2 濾波電容C的選取42-43
• 4.3.3 二極管和功率開關(guān)管的選取43
• 4.4 升壓變換器Boost電路的仿真43-44
• 4.5 DC/DC變換器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)44-47
• 5 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤算法研究47-60
• 5.1 最大功率點跟蹤47
• 5.2 MPPT算法的原理47-48
• 5.3 幾種常用的MPPT算法分析與比較48-53
• 5.3.1 恒電壓跟蹤法49-50
• 5.3.2 功率回授法50
• 5.3.3 擾動觀察法50-52
• 5.3.4 電導(dǎo)增量法52-53
• 5.4 基于模糊邏輯控制的MPPT算法53-60
• 5.4.1 模糊邏輯控制的基本原理53
• 5.4.2 選擇模糊邏輯控制方案的原因53-54
• 5.4.3 模糊控制在MPPT中的應(yīng)用54-55
• 5.4.4 確定輸入和輸出變量55-57
• 5.4.5 建立模糊控制規(guī)則57-58
• 5.4.6 模糊輸出量的反模糊化58-60
• 6 基于Boost變換器的MPPT研究與仿真分析60-67
• 6.1 Boost變換器實現(xiàn)MPPT的原理60-61
• 6.2 基于變換器的MPPT算法仿真61-67
• 6.2.1 擾動觀察法仿真61-63
• 6.2.2 電導(dǎo)增量法仿真63-64
• 6.2.3 基于模糊控制的MPPT算法仿真64-66
• 6.2.4 仿真結(jié)果比較與分析66-67
• 7 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 附錄2 使用模糊控制實現(xiàn)MPPT的模糊控制規(guī)則74-77

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