光伏發(fā)電系統(tǒng)中最大功率點跟蹤方法的研究

【摘要】： 太陽能作為一種無污染的綠色能源,替代傳統(tǒng)能源,具有不可比擬的優(yōu)勢,近年來在國內(nèi)外成為了研究熱點,我國在新能源方面的發(fā)展也很迅速。獨立光伏發(fā)電對于偏遠無電地區(qū)有著重要的實用價值,由于光伏發(fā)電主要受光伏電池高昂的價格和較低的轉(zhuǎn)換效率所制約,所以光伏系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤的研究就顯得尤為重要。 本文主要針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中最大功率點跟蹤的方法進行研究。DC/DC部分除了實現(xiàn)電能變換的作用,還要實現(xiàn)最大功率點跟蹤(MPPT),以提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本文在分析比較傳統(tǒng)的定電壓法(CVT)、擾動觀察法(Perturbation Observation)、導納增量法(IncCond)和變步長導納增量法的基礎上,對變步長導納增量法進行了改進。在啟動階段采用恒定電壓法,當工作電壓大于0.78倍的開路電壓(近似對應最大功率)時,再采用變步長的導納增量法。這樣既改善了啟動特性,又提高了跟蹤精度。 本文的DC/DC變換器采用了Boost電路；總結(jié)了系統(tǒng)中的常用拓撲及其使用范圍：探討了采用軟開關的必要性；分析了ZVT-PWM Boost電路,并對升壓型零電壓轉(zhuǎn)換變換電路進行了深入的研究；對電路中的升壓電感、輸出濾波電容等參數(shù)進行了設計,采用了軟開關技術以降低開關損耗,同時還設計了檢測和保護電路。 本文還搭建了光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤的實驗電路,并在相同外界環(huán)境下,分別采用擾動觀察法和變步長導納增量法進行跟蹤實驗。實驗結(jié)果表明,兩種方法都實現(xiàn)了跟蹤控制。但變步長導納增量法的跟蹤效果明顯優(yōu)于擾動觀察法的跟蹤效果。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率點跟蹤(MPPT) 軟開關 直流變換器
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 背景及研究現(xiàn)狀8-10
• 1.1.1 光伏發(fā)電背景8
• 1.1.2 光伏發(fā)電國外研究情況8-9
• 1.1.3 光伏發(fā)電國內(nèi)研究情況9-10
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)基本組成10
• 1.3 本文所做的工作10-12
• 2 光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤相關理論12-23
• 2.1 光伏電池原理12-15
• 2.1.1 光伏電池等效電路模型13-14
• 2.1.2 光伏電池外特性14-15
• 2.2 光伏電池的最大功率點跟蹤原理及其實現(xiàn)15-16
• 2.3 最大功率跟蹤方法研究16-22
• 2.3.1 恒定電壓法(CVT)16-17
• 2.3.2 擾動觀察法(P&O)17-18
• 2.3.3 導納增量法(IncCond)18-19
• 2.3.4 變步長導納增量法19-21
• 2.3.5 改進的變步長導納增量法21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤仿真分析23-33
• 3.1 PSIM仿真軟件介紹23
• 3.2 光伏電池特性仿真23-26
• 3.3 MPPT仿真比較分析26-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 4 光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤實驗電路與軟件實現(xiàn)33-51
• 4.1 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的研究33-36
• 4.1.1 升壓(Boost)式轉(zhuǎn)換電路33-34
• 4.1.2 降壓(Buck)式轉(zhuǎn)換電路34-36
• 4.2 PWM軟開關技術36-42
• 4.2.1 軟開關概述36-37
• 4.2.2 零電壓轉(zhuǎn)換變換器37-42
• 4.3 主電路設計42-45
• 4.3.1 Boost主電路參數(shù)選擇42-43
• 4.3.2 ZVT-PWM Boost與Boost電路的仿真比較43-45
• 4.4 驅(qū)動及檢測電路設計45-48
• 4.4.1 MOSFET驅(qū)動電路設計45-46
• 4.4.2 信號檢測電路設計46-48
• 4.5 系統(tǒng)軟件設計48-50
• 4.5.1 主控芯片介紹48-49
• 4.5.2 最大功率點跟蹤(MPPT)算法的軟件設計49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 5 實驗結(jié)果及分析51-56
• 5.1 Boost電路實驗波形及分析51-52
• 5.2 ZVT-PWM Boost電路實驗波形及分析52-53
• 5.3 MPPT實驗波形及分析53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 6 結(jié)論與展望56-57
• 6.1 結(jié)論56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-60
• 附錄60-74
• 在校期間所發(fā)表論文74

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