基于DSP的光伏发电系统MPPT控制器设计

【摘要】：太阳能以极大的优势出现在能源舞台上。因为光伏电池的输出功率会随着周围温度和日照强度的变化而变化,如果想要得到最大输出功率,就需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪。但是由于影响光伏发电系统最大功率输出的因素很多,且呈非线性变化,又加之传统的模糊控制方法的跟踪速度比较慢,且震荡比较大,无法满足光伏电池的跟踪性能,所以本文采用模糊PID控制算法,设计了基于DSP的光伏发电系统MPPT控制器。本文首先阐述了光伏发电系统目前的研究背景,对其国内外发展现状进行了分析,研究了光伏电池的发电原理,然后对其等效电路和输出特性进行了分析。并以此引申到光伏发电系统中,对最大功率跟踪点的原理进行了分析。对比了常用的跟踪原理,如恒定电压法、电导增量法和扰动观察法等。然后针对本文提出的模糊控制法与PID控制法相结合的模糊PID控制方法进行了详细的介绍。建立了光伏电池的仿真模型以及Boost电路的MPPT模型,并且在Matlab/Simulink环境下,分别对模糊控制法和模糊PID控制法进行了仿真实验。并把二者进行了分析对比,在光照强度不变过和发生骤变两种情况下,模糊PID控制法可以快速的响应外界环境的变化,且其波形震荡比较小,波形的稳定性比较好。最后采用TMS320LF2812处理器做为系统的主控制器,对其处理器外围电路进行了设计。在此平台上对模糊控制法和模糊PID控制法进行了对比实验。通过实验结果验证了模糊PID控制法确实具有跟踪速度快,稳态性能好和震荡小等优势。 【关键词】：光伏系统 最大功率点跟踪 模糊PID
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 选题意义和背景7-8
• 1.2 光伏发电的国内外发展现状8-10
• 1.2.1 国内发展现状8-9
• 1.2.2 国外发展现状9-10
• 1.3 光伏发电系统概述10-12
• 1.3.1 独立式光伏发电系统10-11
• 1.3.2 并网式光伏发电系统11
• 1.3.3 分布式太阳能发电系统11-12
• 1.4 本课题研究的主要内容12-13
• 第二章 光伏电池的模型仿真及输出特性分析13-21
• 2.1 光伏电池概述13-14
• 2.2 光伏电池工作原理14-16
• 2.3 光伏电池仿真16-19
• 2.4 光伏电池输出特性分析19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 光伏发电系统MPPT算法的研究21-42
• 3.1 最大功率点概述21-23
• 3.1.1 最大功率点跟踪概念21
• 3.1.2 最大功率点跟踪原理21-23
• 3.2 常用最大功率点跟踪算法比较23-33
• 3.2.1 恒定电压法(CVT)23-24
• 3.2.2 扰动观察法（P&O)24-26
• 3.2.3 导纳增量法(INC)26-27
• 3.2.4 PID算法27-29
• 3.2.5 模糊控制法29-30
• 3.2.6 模糊PID算法30-32
• 3.2.7 常用算法比较32-33
• 3.3 模糊PID控制器设计33-38
• 3.3.1 模糊变量选取33
• 3.3.2 输入/输出量的处理33-35
• 3.3.3 模糊规则的确定35-37
• 3.3.4 隶属度函数选取37-38
• 3.4 仿真结果分析38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 基于DSP的MPPT控制器设计42-55
• 4.1 控制系统总体方案设计42
• 4.2 Boost电路拓扑结构42-46
• 4.2.1 Boost电路的工作原理42-44
• 4.2.2 Boost电路的参数设计44-46
• 4.3 硬件电路设计46-51
• 4.3.1 主处理器DSP简介46
• 4.3.2 电源电路设计46
• 4.3.3 驱动电路设计46-47
• 4.3.4 采样电路设计47-49
• 4.3.5 信号调理电路设计49-50
• 4.3.6 RCD缓冲电路设计50-51
• 4.4 系统软件设计51-54
• 4.4.1 系统主程序设计52
• 4.4.2 系统定时器中断程序52-53
• 4.4.3 A/D采样程序53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录60-68
• 作者简介68
• 攻读硕士学位期间研究成果68

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