太阳能光伏发电最大功率点跟踪控制系统设计.docx

【摘要】随着环境污染和能源消耗的双重压力下，可再生能源受到世界各地的青睐。太阳能凭借自身可再生性、天然环保、永不衰竭和利用价值高的优点，成为了广泛使用的新型能源。光伏发电作为太阳能利用的主要形式，已经成为了研究的核心，但是太阳能电池的输出特性受到外界环境影响，光照与温度的变化都会导致其输出特性发生不同变化。因此，为了充分利用电池的发电潜能，提高转换效率，节约资源等，必须对其进行最大功率工作点跟踪控制。现有的MPPT技术已经相当成熟，本课题从以下几个方面进行了研究：

首先，分析太阳能电池的工作原理，并对太阳能电池进行分类，通过MATLAB仿真软件，建立太阳能电池的等效模型，模拟太阳能电池在不同光照、温度等外界影响下的I-V曲线和P-V曲线，分析太阳能电池的输出特性。

其次，分析了MPPT的工作原理、MPPT算法以及对三种实用算法的优缺点比较，基于等效模型和MPPT算法，建立两种仿真MPPT电路模型，选择恒电压控制法实现最大功率点跟踪。

最后，介绍太阳能MPPT系统的整体框架，对该系统进行硬件的设计，实现太阳能光伏发电最大功率点跟踪控制。通过与恒电压控制法仿真模型结果对比，证明该系统可以有效的提高光伏发电的转换效率。

【关键词】：光伏发电；恒电压控制法；最大功率点跟踪

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论-1

1.1研究背景和意义-1

1.1.1能源危机与环境污染-1

1.1.2太阳能的特点与优势-2

1.2国内外发展现状-3

1.3本文研究的重难点-4

第2章 太阳能电池-5

2.1太阳能电池的分类-5

2.2太阳能电池工作原理-6

2.3太阳能电池的等效电路-7

2.4太阳能电池输出特性-8

2.4.1太阳能电池的仿真模型-8

2.4.2太阳能电池的输出特性曲线-9

第3章 MPPT技术-12

3.1MPPT工作原理-12

3.2MPPT算法-12

3.2.1恒电压控制法-13

3.2.2扰动观测法-13

3.2.3电导增量法-15

3.3MPPT算法比较-17

第4章 MPPT仿真研究-17

4.1恒电压控制法的仿真研究-18

4.2扰动观测法的仿真研究-20

4.3 两种仿真结果分析与比较-21

第5章 MPPT系统设计-22

5.1太阳能MPPT系统-22

5.2 太阳能控制器硬件设计-23

5.2.1单片机系统电路设计-23

5.2.2DC-DC转换电路设计-23

5.2.3电压检测电路设计-24

5.2.4液晶屏电路设计-24

5.2.5充电电路设计-25

5.2.6MPPT控制电路设计-26

第6章 系统调试-27

6.1数据测试-27

6.2 数据分析-28

总 结-30

参考文献-31

致 谢-33

附录1硬件电路图-34

附录2元件清单-35