太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪研究

【摘要】： 随着世界经济的迅速发展,对能源的需求越来越大,地球化石资源的大量开采与消耗,使石油。煤炭等自然资源日趋短缺,同时也给环境造成了严重污染。为了更好的发展经济,一方面要充分高效的利用现有能源资源,避免浪费;另一方面必须加快新能源开发建设,克服因矿物资源严重不足带来的潜在危机。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、无污染、可持续利用等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视,而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。然而,光伏电池的输出特性具有强烈的非线性,且受外界环境因素影响大,所以,如何有效的利用、提高太阳能转换效率,成为太阳能利用中一个迫切需要解决的问题。本论文以光伏发电系统为研究对象,以最大限度利用太阳能为主要目标,展开了光伏发电系统效率最优化的理论和实验研究。具体说来,本文的主要研究内容可归纳如下: 1从世界能源危机和环境污染角度出发,分析了国内外太阳能光伏发电的现状和趋势,得出了太阳能光伏发电是新世纪解决能源危机和环境污染的新能源。 2对太阳能光伏发电系统进行概述,系统地分析了当今太阳能光伏发电的主要组成结构、分类和应用现状。 3分析了太阳能光伏发电的工作原理、数学特性和影响太阳能光伏发电的主要因素,得出影响太阳能光伏发电的主要因素是太阳光照射强度、环境温度和负载的变化,并给出要最大限度利用太阳能,必须对太阳能的输出功率进行最大功率点跟踪。 4分析了控制器的工作原理、作用和功能,指出充放电控制器在光伏发电系统中具有很重要的作用。 5分析了独立运行光伏发电系统最大功率点跟踪的原理和现有的跟踪算法,并对比了这些算法的优缺点,证明了采用最大功率点跟踪技术可以提高太阳电池的输出功率。跟踪器实时调整太阳电池的输出电压和电流,使其工作在最大功率点上。建立了最大功率跟踪的测量装置,并可直接对比有、无跟踪条件下的输出功率。本实验条件下,采用最大功率跟踪后,其平均功率增益可达10.61%。 【关键词】：太阳能 控制器 逆变器 最大功率 跟踪
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 研究太阳能的目的和意义9-10
• 1.2 国内外太阳能光伏发电的现状及趋势10-14
• 1.2.1 我国太阳能光伏发电现状10-11
• 1.2.2 我国太阳能光伏发电的趋势11-12
• 1.2.3 国外光伏发电的发展状况12-14
• 1.3 本课题研究的内容14-15
• 第2章 太阳能光伏发电系统概述15-20
• 2.1 太阳能光伏发电系统的组成15
• 2.2 太阳能光伏发电系统的分类15-17
• 2.2.1 独立光伏发电系统16
• 2.2.2 并网光伏发电系统16-17
• 2.2.3 混合型光伏发电系统17
• 2.3 太阳能光伏发电系统的应用17-19
• 2.3.1 独立光伏发电系统18
• 2.3.2 屋顶光伏发电系统18-19
• 2.3.3 大型并网光伏发电系统19
• 本章小结19-20
• 第3章 太阳电池的工作原理和输出特性20-36
• 3.1 太阳电池的工作原理20-21
• 3.2 太阳电池的数学特性21-23
• 3.3 太阳电池的基本特性23-32
• 3.3.1 太阳电池的输入输出特性23-28
• 3.3.2 太阳电池的转换效率28
• 3.3.3 填充因子28-29
• 3.3.4 太阳电池的温度特性29
• 3.3.5 太阳电池的光照特性29-30
• 3.3.6 太阳电池的光谱响应特性30-31
• 3.3.7 负载特性31-32
• 3.4 太阳电池的主要影响因素32-35
• 3.4.1 晶体结构对太阳电池的影响32-33
• 3.4.2 温度的影响33
• 3.4.3 光谱的影响33
• 3.4.4 串联电阻33
• 3.4.5 辐射强度的影响33-34
• 3.4.6 负载阻抗对太阳电池的影响34-35
• 本章小结35-36
• 第4章 控制器36-40
• 4.1 控制器的基本原理36-38
• 4.2 控制器的作用38
• 4.3 控制器的功能38-39
• 本章小结39-40
• 第5章 独立光伏发电系统最大功率点跟踪40-53
• 5.1 最大功率点跟踪的原理40-41
• 5.2 最大功率点跟踪的常规算法41-50
• 5.2.1 恒电压跟踪法(CVT)41-43
• 5.2.2 扰动观察法43-45
• 5.2.3 增量电导法45-47
• 5.2.4 纹波扰动法47
• 5.2.5 功率计算法47-48
• 5.2.6 电流寻优法48
• 5.2.7 模糊逻辑控制48-49
• 5.2.8 其他MPPT49-50
• 5.3 最大功率点跟踪研究50-52
• 5.3.1 实验装置50
• 5.3.2 实验测量50-51
• 5.3.3 数据分析51-52
• 5.3.4 增益计算52
• 本章小结52-53
• 第6章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间的研究成果59

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