光伏熱斑現(xiàn)象及多峰最大功率跟蹤的研究

【摘要】： 在化石能源日益短缺的今天，不可再生能源——太陽能逐漸在能源消費(fèi)市場上占據(jù)了一定的地位，而且太陽能的使用也越來越普遍。因此對(duì)于光伏系統(tǒng)的相關(guān)研究也一直是不可再生能源領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。目前，由于商業(yè)光伏組件的轉(zhuǎn)換效率還比較低，只有15％～17％，而且價(jià)格偏高，回本周期長，使太陽能光伏發(fā)電的普及受到一定影響。則在現(xiàn)有的光伏組件價(jià)格的情況下，盡量延長光伏組件的使用壽命和最大限度地利用其產(chǎn)生的功率就顯得十分重要。因此本論文著重研究了具有破壞光伏組件作用的光伏熱斑現(xiàn)象以及這種情況下如何進(jìn)行最大功率跟蹤兩大問題。 利用PSpice電路仿真軟件的編程功能以及單體光伏電池的等效電路對(duì)單體光伏電池、光伏組件進(jìn)行建模和仿真，得出在不同遮擋率下單體光伏電池以及含有一個(gè)被遮擋單體光伏電池的光伏組件的伏安特性曲線。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到被遮擋單體光伏電池電壓隨光伏組件工作電壓的變化曲線。利用仿真結(jié)果分析熱斑現(xiàn)象產(chǎn)生的原理，分別提出了實(shí)際使用中一個(gè)光伏組件發(fā)電系統(tǒng)和兩個(gè)串聯(lián)光伏組件發(fā)電系統(tǒng)熱斑現(xiàn)象發(fā)生的可能性和條件，同時(shí)給出了光伏組件中一個(gè)旁路二極管并聯(lián)單體光伏電池個(gè)數(shù)的最優(yōu)數(shù)目。 另外，當(dāng)光伏組件或者光伏陣列中受到不均勻的太陽光照時(shí)(可引起熱斑現(xiàn)象產(chǎn)生)，輸出的伏安特性曲線呈階梯狀，而相應(yīng)的功率電壓曲線含有多個(gè)局域峰值，則現(xiàn)有的單體光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型和單峰最大功率跟蹤算法都不再適用，因此本文還重點(diǎn)研究和建立了適用于光照不均勻情況下的光伏組件多峰數(shù)學(xué)模型，再通過MATLAB語言建立其對(duì)應(yīng)的MATLAB計(jì)算仿真模型。并在這個(gè)多峰模型的基礎(chǔ)上，研究和設(shè)計(jì)了適用于光照不均勻情況下的多峰最大功率跟蹤算法，通過MATLAB仿真，驗(yàn)證了該算法能勝任于光照均勻以及光照不均勻情況下的最大功率跟蹤，并且具有較高的跟蹤效率。 最后，根據(jù)電力電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)，使用MATLAB／Simulink對(duì)整個(gè)跟蹤系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行仿真，計(jì)算電路中主要元件的參數(shù)，成功構(gòu)造了適用于最大功率跟蹤的硬件電路。 【關(guān)鍵詞】：熱斑現(xiàn)象 單體光伏電池 光伏組件 伏安特性 多峰模型 最大功率點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 緒論7-17
• 1.1 課題的研究目的和選題意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外關(guān)于熱斑現(xiàn)象及最大功率跟蹤研究的現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 光伏熱斑現(xiàn)象概述9-12
• 1.2.2 光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤算法概述12-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 熱斑現(xiàn)象的仿真研究17-28
• 2.1 基于 PSpice 的單體光伏電池、光伏組件建模17-20
• 2.1.1 單體光伏電池建模17-18
• 2.1.2 光伏組件建模18-20
• 2.2 基于 PSpice 光伏熱斑現(xiàn)象的仿真研究20-24
• 2.2.1 熱斑現(xiàn)象基本原理20-21
• 2.2.2 不同系統(tǒng)中熱斑現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和可能性21-24
• 2.3 使用旁路二極管的仿真研究24-27
• 2.4 并聯(lián)控制器的使用建議27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 多峰最大功率跟蹤算法的研究28-44
• 3.1 光照不均勻情況下光伏組件的 MATLAB 多峰仿真模型28-35
• 3.1.1 建立光伏組件多峰數(shù)學(xué)模型28-32
• 3.1.2 MATLAB 中建立光伏組件仿真模型32-33
• 3.1.3 仿真模型的適用范圍33
• 3.1.4 多峰模型的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果及分析33-35
• 3.2 多峰最大功率跟蹤算法35-43
• 3.2.1 設(shè)計(jì)多峰最大功率跟蹤算法36-38
• 3.2.2 多峰最大功率跟蹤算法仿真38-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 建立最大功率跟蹤系統(tǒng)44-54
• 4.1 跟蹤系統(tǒng)硬件電路44-48
• 4.1.1 DC/DC 變換電路44-47
• 4.1.2 PWM 調(diào)制器47-48
• 4.2 跟蹤系統(tǒng)硬件電路仿真48-52
• 4.2.1 確定升壓斬波電路參數(shù)48-50
• 4.2.2 跟蹤系統(tǒng)硬件電路的 Simulink 仿真50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-54
• 第5章 總結(jié)和展望54-56
• 5.1 研究成果總結(jié)54-55
• 5.2 未來工作展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文59-60
• 致謝60

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