光伏阵列最大功率点跟踪方法的研究

【摘要】：太阳能的高效率俘获是当今可再生能源研究课题的热点问题之一。光伏系统中,最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,简称MPPT)技术作为一种通过调整负载电路的阻抗匹配,使光伏阵列输出更多电能的关键技术,受到广泛的关注。尤其是针对局部遮挡下的光伏阵列最大功率点(Maximum power point,简称MPP)的研究,由于光伏阵列输出特性曲线复杂性的增加,实现太阳能高效率俘获的跟踪技术也变得更为复杂。本论文通过光伏阵列,尤其是局部遮挡下的光伏阵列模型的建立,在Matlab/Simulink中仿真,通过观察光伏阵列P-V曲线、I-V曲线,提出几种适用不同光照情况的光伏阵列MPPT方法。所提出的方法与已公开的技术方法相比,具有跟踪功率精度高,速度快的特点。论文的研究从以下三个方面开展:1.无遮挡环境中光伏阵列输出特性曲线较为简单,其MPPT算法主要考虑解决跟踪速度和精度之间的矛盾。通过采用对数函数来构建自适应步长函数,提出了基于自动调整自适应步长的快速跟踪光伏阵列最大功率点方法。仿真数据显示,同已公开的算法相比较,所提出的算法在确保较高的跟踪精度时,速度提高57.1%;实验数据显示,跟踪速度提高11.8%。2.光伏阵列受到局部遮挡时,针对如何避免陷入局部最大功率点,准确、快速锁定全局最大功率点(Global maximum power point,简称GMPP),提出通过采取缩小区间范围来寻找GMPP的方法。仿真结果表明,在多种复杂的局部遮挡环境中,相比已公开的技术方法,所提出的方法能够准确跟踪最大功率点。3.采用粒子群算法(Particle swarm optimization,简称PSO)解决光伏阵列MPPT问题,本论文讨论了PSO工作原理和控制流程,为解决其易陷入LMPP和收敛速度慢等难题,提出了基于非线性的自适应权重系数的PSO算法,通过设定分散的粒子初始值和采用非线性的自适应惯性权重系数达到跟踪全局最大功率点。仿真结果表明,相比于已公开的技术方法,所提出的方法适用于全天候光照情况,均具有跟踪精度高、跟踪速度快的特点。 【关键词】：光伏阵列 最大功率点跟踪 局部遮挡 粒子群算法 跟踪速度
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文内容与结构14-15
• 2 快速自适应最大功率点跟踪算法15-34
• 2.1 光伏阵列建模分析15-17
• 2.2 基于自适应步长的最大功率点跟踪算法17-19
• 2.3 快速自适应最大功率点跟踪算法实现19-25
• 2.3.1 构建自适应步长函数19-22
• 2.3.2 优化自适应步长函数22-24
• 2.3.3 算法流程图24-25
• 2.4 仿真和实验结果25-33
• 2.4.1 仿真结果27-32
• 2.4.2 实验结果32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 局部遮挡下的最大功率点跟踪算法34-43
• 3.1 局部遮挡下的光伏阵列建模分析34-36
• 3.2 局部遮挡下的最大功率点跟踪算法研究36-37
• 3.3 局部遮挡下的最大功率点跟踪算法实现37-39
• 3.4 仿真结果39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 智能算法在光伏阵列中的应用43-54
• 4.1 智能算法的研究43-45
• 4.2 粒子群算法实现45-48
• 4.3 仿真结果48-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 工作总结54
• 5.2 研究的局限性及工作展望54-56
• 参考文献56-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

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