基于偏差调节的光伏发电MPPT系统动特性研究

【摘要】：随着传统能源的日渐紧缺和环境污染的日趋加重,光伏发电产业得以大力发展,光伏发电技术成为人们的研究热点。为了提高光伏发电系统效率、降低发电成本,开发一种具有优良动静态性能的最大功率跟踪方法成为人们不懈的追求。本文从阻抗匹配的角度出发,研究了一种基于阻抗偏差调节的最大功率跟踪方法即等效阻抗匹配法,并对基于阻抗匹配法的最大功率跟踪系统展开了研究。首先,本文详细阐述了等效阻抗匹配方法的原理及特点,并说明了该方法与电导增量法的本质区别。由于等效阻抗匹配法是基于阻抗传递函数的动态校正方法来实现控制的,因此,在最大功率点处建立了Boost变换器的输入阻抗模型,并对影响模型精确性的电路因素进行了探讨。通过仿真分析,分别在时域和频域内验证了阻抗模型的正确性。其次,对基于等效阻抗匹配法的最大功率跟踪系统进行了动态校正,通过仿真验证了等效阻抗匹配方法的有效性,同时通过与常用的扰动观察法和电导增量法进行仿真对比,验证了等效阻抗匹配方法的优越性。最后,搭建最大功率跟踪系统实验平台,进行了基于实验装置的测试,验证了上述理论分析的正确性。同时,将等效阻抗匹配方法与常用的最大功率跟踪算法进行实验对比,证明了该方法在动静态性能方面的优越性。 【关键词】：等效阻抗匹配 阻抗模型 最大功率跟踪 动态校正 光伏发电系统
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 光伏发电系统最大功率跟踪技术综述10-18
• 1.2.1 最大功率跟踪的基本原理10-11
• 1.2.2 光伏发电系统最大功率跟踪方法11-18
• 1.3 课题研究意义和研究内容18-20
• 1.3.1 课题研究意义18
• 1.3.2 课题研究内容18-20
• 第2章 光伏电池及等效阻抗匹配法的原理分析20-29
• 2.1 光伏电池模型及输出特性分析20-24
• 2.1.1 光伏电池的数学模型20-22
• 2.1.2 光伏电池输出特性的仿真分析22-24
• 2.2 用于MPPT的DC-DC变换器的选择24-25
• 2.3 等效阻抗匹配方法原理25-28
• 2.4 等效阻抗匹配法的特点28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 Boost变换器数学模型的建立与仿真验证29-43
• 3.1 Boost变换器数学模型的建立29-34
• 3.1.1 最大功率点处光伏阵列的线性化模型30-32
• 3.1.2 Boost变换器输入电压模型的建立32-33
• 3.1.3 Boost变换器输入阻抗模型的建立33-34
• 3.2 Boost变换器数学模型的仿真验证34-38
• 3.2.1 Boost变换器输入电压模型的仿真验证35-37
• 3.2.2 Boost变换器输入阻抗模型的仿真验证37-38
• 3.3 电路参数对系统响应的影响38-42
• 3.3.1 电路参数对系统时域响应的影响38-40
• 3.3.2 电路参数对系统频域响应的影响40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于等效阻抗匹配法的MPPT系统设计43-52
• 4.1 基于EIM算法的MPPT系统PI调节器的设计43-47
• 4.2 基于EIM算法的MPPT系统仿真47-51
• 4.2.1 基于EIM算法的输出功率和输出电压仿真47-48
• 4.2.2 启动跟踪性能对比48-49
• 4.2.3 稳态性能对比49-50
• 4.2.4 光照突变时跟踪性能对比50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 系统软硬件设计及实验验证52-65
• 5.1 系统硬件设计52-56
• 5.1.1 Boost变换器参数设计52-54
• 5.1.2 驱动电路设计54-55
• 5.1.3 采样电路设计55-56
• 5.2 系统软件设计56-58
• 5.2.1 TMS320F2812的性能56-57
• 5.2.2 软件流程设计57-58
• 5.3 实验验证58-64
• 5.3.1 Boost变换器数学模型的实验验证58-62
• 5.3.2 MPPT系统实验验证62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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