光伏阵列最大功率点跟踪控制研究_电气工程.rar

摘要:太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐，在人们生活、工作中有广泛的作用。在太阳能的各种应用中,光伏发电备受关注。对于光伏发电系统而言,由于室外环境如太阳辐照度、电池板温度等经常随时间发生变化，导致了光伏阵列不能持续工作于最大输出功率点处，继而降低了光伏发电系统的能量转换效率。

　　　因此，为适应周边环境的变化,达到充分利用太阳资源的目的，本文从光伏发电的最大输出效率出发，把光伏发电的能量不断变化作为研究对象，探讨光伏发电的核心技术之一的最大功率点跟踪。本文首先，对光伏电池的数学模型和输出特性进行研究，分析了外界温度和光照强度对输出特性的影响。其次，对于光伏电池特性，分析了几种基于DC/DC的最大功率点跟踪的算法和其各自的优缺点以及应用场合，传统的MPPT控制策略或多或少会存在一些问题，比如:受环境因素影响大、功率易振荡、损耗大和直流电压可能会有崩溃的现象。为了使得光伏电池始终工作在最大功率点并输出最大功率，分析了扰动观察法和电导增量法在最大功率点跟踪时的运用。最后,通过对加入MPPT模块的光伏电池系统的仿真，对比了两者的不同。结果表明，两种方法都能快速跟踪外部天气变化，检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪，具有良好的动态稳定性能。

关键词：光伏发电系统；最大功率点跟踪；扰动观察法；仿真

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题的研究背景-1

1.2 光伏发电现状和前景-2

1.2.1 国外光伏发电及前景-3

1.2.2 国内光伏发电及前景-5

1.3 本课题的目的-8

1.4 本文的研究内容-8

第2章 光伏系统和光伏电池-10

2.1 光伏发电系统的组成-10

2.1.1 光伏阵列-10

2.1.2 电力电子变换器-10

2.1.3 储能装置-11

2.2 光伏发电系统分类-11

2.2.1 独立光伏发电系统-11

2.2.2 光伏并网发电系统-12

2.3 光伏电池-12

2.3.1 光伏电池的种类-13

2.3.2 光伏电池原理及结构-13

2.4 光伏阵列的模型和特性-14

2.4.1 光伏电池的数学模型-14

2.4.2 光伏电池输出特性的工程计算方法-15

2.4.3 光伏电池仿真模型-16

2.4.4 光伏电池的输出特性-18

2.5 本章小结-20

第3章 光伏发电最大功率点跟踪技术-21

3.1 最大功率点跟踪的概念-21

3.2 MPPT的实现方法-21

3.2.1 电导增量法-22

3.2.2 扰动观察法-23

3.2.3 恒定电压法-25

3.2.4 滞环比较法-26

3.2.5 功率反馈法-27

3.2.6 模糊逻辑控制法-27

3.3 本章小结-29

第4章 最大功率点跟踪算法的实现-30

4.1 最大功率跟踪算法模型-30

4.1.1 最大功率点跟踪控制仿真模型-30

4.1.2 DC-DC变换器模型-30

4.1.3 PWM模块-32

4.2 MPPT模块-32

4.2.1 扰动观察法MPPT模块-32

4.2.2 电导增量法MPPT模块-33

4.3 最大功率点跟踪仿真结果与分析-33

4.3.1 扰动观察法仿真结果-33

4.3.2 电导增量法仿真结果-34

4.4 本章小结-35

第5章 结论与展望-37

5.1 本文结论-37

5.2 今后展望-37

参考文献-38