基于混合策略的光伏MPPT算法优化控制

【摘要】：化石能源日趋紧缺、环保压力不断加大,各国都在大力研究可再生能源,太阳能备受青睐。太阳能资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。光伏发电是新兴的可再生能源利用产业,促使人类社会迈入节约能源、减少污染的时代。近些年随着政策的改变与技术的发展,光伏产业大幅发展,各组件的成本及体积逐渐下调,所以人们的关注重心逐步移到对设备的设计和要求上面。对最大功率点跟踪控制(MPPT)的研究,就是不断探索光伏的核心控制技术的过程,有助于优化系统的效率、成本、性能等因素,充分体现了其理论优势及实用价值。本文以最大功率点跟踪为研究对象,利用仿真分析进行深入研究及算法改进。本文从光伏电池的单二极管等效电路着手,建立其数学模型,并运用Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证分析光伏输出特性,为之后的最大功率跟踪研究做好核心基础。同时,本文采用Boost电路作为DC/DC变换电路,建立光伏系统的主体电路,通过MPPT模块和PWM模块配合控制占空比的变化以实现阻抗匹配,进而达到最大功率输出。最大功率点跟踪(MPPT)技术是提高光电转化效率行之有效的方法,是光伏控制系统的灵魂内容。首先,本文分别对传统和智能两种单一控制法进行典型算法的理论介绍与模型搭建,根据仿真结果进行对比分析,验证各自的理论优缺点。其次,在上述研究基础上,引入混合策略理论概念,将传统控制与智能控制相结合,取各自算法的优点,规避各自的缺点,互补实现光伏MPPT的优化控制,并仿真验证改进算法,即基于混合策略的光伏MPPT优化控制,具有良好的动态响应速度和稳定性的理论预期结果。最后,本文针对最大功率点跟踪系统的总体结构和控制方案,采用S3C2440A微控制器为核心进行最大功率跟踪系统的关键电路及外围电路设计。 【关键词】：光伏 扰动观察法 模糊控制 MPPT
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-10
• 1 前言10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态和趋势11-13
• 1.2.1 光伏发电发展研究进展11-12
• 1.2.2 光伏电池MPPT算法研究进展12-13
• 1.3 研究的主要内容和方法13-14
• 1.3.1 论文主要研究内容13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 光伏电池输出特性及仿真建模15-23
• 2.1 光伏电池的分类15
• 2.2 光伏电池的基本结构和工作原理15-16
• 2.3 光伏电池等效电路及数学物理模型16-18
• 2.4 光伏电池建模仿真18-22
• 2.4.1 光伏电池工程数学模型18-19
• 2.4.2 光伏电池的模型搭建与特性分析19-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 光伏MPPT单一控制算法23-38
• 3.1 光伏MPPT简介及原理23-25
• 3.1.1 光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）23-24
• 3.1.2 光伏系统MPPT实现原理24-25
• 3.2 传统控制算法25-32
• 3.2.1 恒定电压法26
• 3.2.2 扰动观察法26-28
• 3.2.3 滞环比较法28-29
• 3.2.4 电导增量法29-30
• 3.2.5 功率比较法30-31
• 3.2.6 其他传统衍生算法31-32
• 3.3 智能控制法32-37
• 3.3.1 神经网络控制33
• 3.3.2 模糊控制法33-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 基于混合策略的光伏MPPT算法优化38-54
• 4.1 混合策略中单一控制法的建模仿真及结果分析38-48
• 4.1.1 光伏MPPT扰动观察法仿真分析40-42
• 4.1.2 光伏MPPT模糊控制法仿真分析42-48
• 4.2 优化算法的理论模型及流程设计48-51
• 4.2.1 混合控制的主体思想48-49
• 4.2.2 流程设计及理论依据49-51
• 4.3 扰动-模糊混合控制的建模仿真51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 系统控制器及外围电路设计54-62
• 5.1 微控制器55-58
• 5.1.1 S3C2440A处理器55-56
• 5.1.2 A/D转换器56-57
• 5.1.3 脉宽调制器（PWM）57-58
• 5.2 检测与采样电路设计58-61
• 5.2.1 霍尔传感器58-59
• 5.2.2 采样电路设计59-60
• 5.2.3 驱动电路设计60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 本文总结62
• 6.2 今后工作的展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69

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