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光伏并网发电系统部分遮阴下最大功率点的跟踪控制

作　者: 胡浩磊
导　师: 杨富文
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 部分遮阴 最大功率跟踪 光伏发电系统 全局搜索算法
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传统能源日益枯竭、使用化石能源造成环境污染及气候变化,使得新能源与可再生能源及节能技术不断发展。提高太阳能光伏发电的技术水平对改善能源结构,构建无污染能源体系具有重大意义。太阳能光伏阵列在光照强度不均匀或者处于部分遮阴情形时,它的功率-电压输出特性曲线将出现多峰现象,这种情况下如果继续采用传统的最大功率跟踪法会造成光伏阵列输出功率的降低,从而导致光伏发电系统的效率的降低。本文首先介绍了光伏并网发电的研究背景和意义,分析了国内外的现状和光伏并网发电关键问题的现状,接着对光伏电池的工作原理、等效模型和输出特性三方面进行了作了全面的分析；在此基础上,深入研究了热斑效应和部分遮阴条件下光伏电池不同的表现性能；然后,本文详细介绍了常用的最大功率跟踪方法的原理、优缺点和适用的场合及存在的一些问题,同时提出了一种适用于部分遮阴条件下的基于电导增量法的全局搜索算法。基于以上研究,本文又设计了实现最大功率跟踪控制的硬件电路,其中包括Boost电路和DSP的外围控制电路。最后,通过Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统最大功率跟踪的仿真平台,并对三种不同遮阴情况进行了仿真实验,分析了传统算法和本文算法的优略,验证了算法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 光伏发电国内外的基本现状  10-12
  1.3 光伏发电系统关键问题的现状  12-14
  1.4 选题的意义及本文主要研究的内容  14-16
第2章 光伏电池工作特性及传统最大功率点方法研究  16-35
  2.1 光伏电池基本原理与特性  16-21
    2.1.1 光伏电池的工作原理  16-17
    2.1.2 光伏电池的等效结构模型  17-18
    2.1.3 光伏电池的输出特性  18-21
  2.2 部分遮阴条件下的多峰效应  21-27
    2.2.1 热斑效应  21-22
    2.2.2 不同情形下的多峰效应形成过程  22-27
  2.3 最大功率点跟踪(MPPT)的基本原理  27
  2.4 MPPT的几种常用控制算法分析  27-34
    2.4.1 曲线拟合法  28
    2.4.2 恒电压跟踪法(Constant Voltage Tracking,CVT)  28-29
    2.4.3 电导增量法(Incremental conductance,INC)  29-30
    2.4.4 扰动观测法(Perturb & Observe,P&O)  30-33
    2.4.5 爬山法(Hill Climb)  33
    2.4.6 模糊逻辑控制法(Fuzzy logic control)  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章 部分遮阴条件下MPPT控制方法研究  35-42
  3.1 最大功率控制的问题  35-36
  3.2 本文采用的部分遮阴条件下MPPT控制算法  36-40
    3.2.1 基于电导增量法的全局搜索算法  37-40
    3.2.2 算法重启条件  40
  3.3 本章小结  40-42
第4章 最大功率跟踪控制的硬件电路实现  42-51
  4.1 系统总体设计方案  42
  4.2 BOOST电路的工作原理  42-44
  4.3 BOOST变换电路中的参数设计  44-45
  4.4 DSP控制电路外围电路设计  45-50
    4.4.1 核心控制电路的选择  45-46
    4.4.2 板级供电系统  46-47
    4.4.3 采样电路  47-48
    4.4.4 过零点检测电路  48-49
    4.4.5 保护电路  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章 MPPT的Simulink仿真验证  51-59
  5.1 太阳能光伏电池的SIMULINK仿真  51-53
  5.2 部分遮阴条件下的MPPT仿真  53-58
    5.2.1 仿真结果对比  54-57
    5.2.2 光照强度突变的MPPT仿真  57-58
  5.3 本章小结  58-59
第6章 总结与展望  59-61
  6.1 工作总结  59
  6.2 对后续课题研究的思考与展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的论文  66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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