基于二分變步長跟蹤法的獨立式光伏系統(tǒng)的仿真研究

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)及全球經(jīng)濟的迅速發(fā)展,由于世界各國尤其是發(fā)展中國家對于能源的消耗需求與日俱增,且伴隨著能源消耗產(chǎn)生的環(huán)境污染對人類的生存環(huán)境提出了嚴峻地挑戰(zhàn),太陽能作為主要的清潔能源受到了人們的廣泛關(guān)注。由于太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低且其輸出特性受外部影響較大,因此對其進行最大功率跟蹤以充分利用其轉(zhuǎn)換所得能量對于提高光伏系統(tǒng)效率具有極為重要的研究價值。 本文對太陽能電池、最大功率跟蹤、DC/DC轉(zhuǎn)換電路和蓄電池的原理特性進行了深入地研究與分析,在擾動觀測法的基礎(chǔ)上提出了二分變步長跟蹤法。該算法不僅可以很快很準確地對最大功率點進行跟蹤,而且在尋找到最大功率點后振蕩很小,提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 本文運用Matlab/Simulink對太陽能電池進行了建模與仿真,分析了內(nèi)外各因素對太陽能電池輸出特性的影響;利用構(gòu)建的太陽能電池模型與轉(zhuǎn)換電路相連接對二分變步長跟蹤法進行了仿真研究,并與擾動觀測法進行比較,仿真結(jié)果表明該算法可以快速準確地對太陽能電池最大功率點進行跟蹤;同時在外界環(huán)境條件變化時可以快速尋找新的最大功率工作點,具有很好的動態(tài)跟蹤特性;通過M函數(shù)的編寫與轉(zhuǎn)換電路模型的仿真驗證了變電流間歇充電的可行性。最后完成了對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計,通過PIC單片機對太陽能輸出電壓、輸出電流和蓄電池端電壓信號的采集和處理,以達到系統(tǒng)最大功率跟蹤的功能。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 最大功率點跟蹤 二分法 仿真 蓄電池
【學(xué)位授予單位】：天津大學(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
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電發(fā)展概述9-13
• 1.2.1 世界光伏發(fā)電發(fā)展概述9-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展概述11-13
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 太陽能電池特性及其仿真模型的研究16-34
• 2.1 太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理16-18
• 2.1.1 太陽能電池的結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 太陽能電池的工作原理17-18
• 2.2 太陽能電池的等效電路及輸出特性18-22
• 2.2.1 理想情況下太陽能電池的等效電路18-19
• 2.2.2 實際情況下太陽能電池的等效電路19-20
• 2.2.3 太陽能電池的 I-V 特性和 P-V 特性20-21
• 2.2.4 太陽能電池的主要參數(shù)21-22
• 2.3 內(nèi)部參數(shù)對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率影響的仿真研究22-26
• 2.3.1 太陽能電池等效電路仿真模型的建立22-24
• 2.3.2 串聯(lián)電阻與并聯(lián)電阻對轉(zhuǎn)換效率影響的仿真研究24-26
• 2.4 光伏陣列數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與仿真26-33
• 2.4.1 光伏陣列的等效電路26-28
• 2.4.2 光伏陣列的數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.4.3 模型的構(gòu)建與仿真29-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 最大功率點跟蹤策略的選取與仿真34-53
• 3.1 最大功率點跟蹤原理及常用方法34-38
• 3.1.1 最大功率點跟蹤原理34-36
• 3.1.2 恒定電壓法36
• 3.1.3 擾動觀測法36-37
• 3.1.4 電導(dǎo)增量法37-38
• 3.2 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路38-46
• 3.2.1 降壓式（Buck）DC/DC 變換電路39-42
• 3.2.2 升壓式（Boost）DC/DC 變換電路42-44
• 3.2.3 降壓升壓式（Buck/Boost）DC/DC 變換電路44-46
• 3.3 二分變步長跟蹤法的仿真研究46-52
• 3.3.1 算法原理46-48
• 3.3.2 仿真結(jié)果48-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 蓄電池特性及充電仿真研究53-64
• 4.1 VRLA 蓄電池的工作原理及主要參數(shù)53-56
• 4.1.1 VRLA 蓄電池的工作原理53-55
• 4.1.2 VRLA 蓄電池的主要參數(shù)55-56
• 4.2 蓄電池的充放電特性的研究56-58
• 4.2.1 蓄電池充電特性的研究56-57
• 4.2.2 蓄電池放電特性的研究57-58
• 4.3 蓄電池充電方法的研究58-61
• 4.3.1 恒流充電法58-59
• 4.3.2 恒壓充電法59-60
• 4.3.3 脈沖式充電法60-61
• 4.4 變電流間歇充電的仿真研究61-63
• 4.4.1 變電流間歇充電法61-62
• 4.4.2 仿真結(jié)果62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 系統(tǒng)總體電路的設(shè)計64-71
• 5.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)64-65
• 5.2 信號采集電路的設(shè)計65-66
• 5.3 控制電路的設(shè)計66-68
• 5.3.1 主控制器的選用66-67
• 5.3.2 時鐘電路67
• 5.3.3 復(fù)位電路67-68
• 5.4 驅(qū)動電路的設(shè)計68
• 5.5 電源電路的設(shè)計68-70
• 5.6 系統(tǒng)總體電路圖70
• 5.7 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-72
• 參考文獻72-75
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-76
• 致謝76

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