太阳能光伏发电系统效率优化方法研究

【摘要】：传统能源的日益短缺及化石能源污染问题的不断加剧,迫使人类积极寻找新能源来解决可持续发展的问题。太阳能广泛存在且无污染,作为一种未来的替代能源,备受世界瞩目,因此光伏发电技术发展十分迅速。但由于其系统成本高、发电效率低等问题仍然制约其应用的大众化。 本文围绕着如何提高光伏发电系统效率的问题进行讨论,提出了两种可行有效的方法使光伏系统输出电能效率最大化。第一是通过对现有的最大功率点跟踪控制方法进行分析比较,在最大功率点跟踪(MPPT)控制方法上,提出了一种基于滞环扰动与恒电流法的跟踪方法。在解决跟踪速度的问题上兼顾消除功率扰动,满足了光伏系统功率自寻优过程跟踪的快速性及高精度的要求,使光伏阵列输出功率最大化；第二是设计了一套简单的太阳跟踪系统,通过不同的跟踪方法,使聚光器始终与太阳入射光垂直,保证光能利用率的最大化。相应各部分,本文在MATLAB/Simulink环境下建立了仿真模型,通过仿真研究及对比分析,改进型的MPPT控制方法在外界环境突变的情况下能快速高精度的跟踪最大功率；自动跟踪系统选用AT89C51RC单片机作为核心部件,完成了单片机的外围硬件电路设计和相应的软件设计。文中详细介绍了系统硬件电路中的重要器件及其实现的功能,设计了相应的硬件接口电路,并以软件流程图的形式详细说明了本文的软件设计思想。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 滞环扰动 自动跟踪系统
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景与意义8-11
• 1.1.1 传统能源带来的环境问题8-9
• 1.1.2 光伏发电的利弊9-11
• 1.2 光伏发电系统的发展状况11-13
• 1.3 本课题的主要工作13-14
• 第2章 光伏发电系统概述14-24
• 2.1 光伏发电系统结构14-15
• 2.2 光伏发电系统的分类15-19
• 2.2.1 独立光伏发电系统16
• 2.2.2 并网发电系统16-19
• 2.3 太阳自动跟踪的研究现状19-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 最大功率跟踪策略及实现的研究24-46
• 3.1 光伏电池的工作原理及等效模型24-29
• 3.2 光伏电池最大功率点跟踪控制(MPPT)算法研究29-37
• 3.2.1 MPPT的基本原理29-31
• 3.2.2 常用最大功率点跟踪算法分析与比较31-37
• 3.3 最大功率点跟踪控制方法研究及仿真分析37-44
• 3.3.1 基于滞环比较的扰动观测法(三点扰动观测法)37-40
• 3.3.2. 改进型最大功率点跟踪控制方法研究40-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 光伏发电自动跟踪系统硬件设计46-58
• 4.1 跟踪控制方案的选择46-48
• 4.1.1 聚光器的分类46-47
• 4.1.2 跟踪方式及跟踪系统的选择47-48
• 4.2 系统总体设计及相关硬件介绍48-57
• 4.2.1 复位电路的硬件设计51
• 4.2.2 I~2C通信模块51-56
• 4.2.3 步机电机模块56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 光伏发电自动跟踪系统软件设计58-70
• 5.1 I~2C串行通信介绍及其软件设计59-66
• 5.1.1 I~2C总线设计59-61
• 5.1.2 I~2C总线连接器件的设计61-66
• 5.2 步机电机模块的软件设计66-67
• 5.3 本章小结67-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-79

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