光伏系统中最大功率跟踪控制研究

【摘要】：随着全球经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源危机和环境问题已经成为世界性问题，所以寻找可再生的清洁能源已迫在眉睫。太阳能是一种可以替代化石能源的清洁新型能源，具有巨大的发展优势，是近几十年各国研究的热点。但是光伏电池板转换率太低，为了提高整个光伏系统的转换率，就需要提高光伏电池的转换率，这样就体现了最大功率点跟踪技术在光伏系统中的重要意义。本文以光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究为课题。 本文以介绍研究课题背景开始，并总结了国内外的发展现状和趋势。接着就光伏发电系统组成和分类进行了简单介绍，根据光伏电池数学模型和输出特性，搭建了光伏电池仿真建模。 本文阐述了最大功率点跟踪算法的概念和基本原理，并分析了几种常用的MPPT算法，并对原有的电导增量法进行改进，通过改变占空比来控制MPPT，以达到最大功率点跟踪的目的。 通过分析和比较四种常用的DC/DC电路，确定了Boost电路为系统主电路，并且对电路的主要参数进行计算和选型，同时还设计了开关管的驱动电路以及采样电路，并且搭建了仿真模型，验证其可行性。 设计出了以TMS320F28335DSP为系统控制芯片，利用DSP的片上资源，编写系统控制程序，包括：系统的主流程图、MPPT控制流程图和判断子程序流程图。接着对系统的MPPT控制器进行了试验工作，验证了系统设计的可行性。 【关键词】：最大功率点跟踪 Boost变换电路 电导增量法 光伏系统
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 光伏发电的研究现状及其发展趋势9-13
• 1.2.1 国外光伏发电的研究情况9-10
• 1.2.2 国内光伏发电的研究情况和存在的问题10-12
• 1.2.3 光伏发电系统的发展趋势12-13
• 1.3 太阳能光伏发电系统的组成及分类13-15
• 1.3.1 光伏发电系统的组成13
• 1.3.2 光伏发电系统的分类13-15
• 1.4 光伏发电最大功率点跟踪（MPPT）概述15-16
• 1.5 本课题研究的主要内容16-17
• 第2章 光伏电池的特性17-25
• 2.1 光伏电池的工作原理17-19
• 2.1.1 光伏电池的分类17-18
• 2.1.2 光伏电池的基本原理18-19
• 2.2 光伏电池特性分析19-24
• 2.2.1 光伏电池的等效电路19-21
• 2.2.2 光伏电池的光电转换效率理论21-22
• 2.2.3 光伏电池的工作特性分析22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究25-42
• 3.1 最大功率点跟踪的原理25-26
• 3.2 最大功率跟踪方法的介绍26-38
• 3.2.1 恒电压控制法27
• 3.2.2 扰动观测法27-29
• 3.2.3 模糊逻辑控制法29-32
• 3.2.4 插值计算法32-34
• 3.2.5 最优梯度法34-36
• 3.2.6 电导增量法36-38
• 3.3 改进变步长电导增量法38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 光伏发电系统的研究42-62
• 4.1 几种常用 DC/DC 直流变换电路的介绍42-47
• 4.1.1 降压斩波电路42-44
• 4.1.2 升压斩波电路44-45
• 4.1.3 升降压斩波电路45-46
• 4.1.4 Cuk 斩波电路46-47
• 4.2 系统设计方案47-54
• 4.2.1 系统总图47-48
• 4.2.2 主电路的设计48-54
• 4.3 驱动电路以及采样电路的设计54-56
• 4.3.1 MOSFET 驱动电路54-55
• 4.3.2 电压和电流的采样电路55-56
• 4.4 控制系统设计56-59
• 4.4.1 主控芯片介绍56-57
• 4.4.2 TMS320F28335 最小系统的设计57-59
• 4.5 系统程序流程的设计59-61
• 4.5.1. 系统流总流程图设计59-60
• 4.5.2 MPPT 算法的设计60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 最大功率跟踪算法的实现62-69
• 5.1 光伏发电系统中光伏阵列功能的实现62-63
• 5.2 光伏发电系统中 DC/DC 变换器功能的实现63-64
• 5.3 最大功率点跟踪算法的实现64-68
• 5.3.1 扰动观测法的实现64-65
• 5.3.2 电导增量法的实现65-66
• 5.3.3 改进的电导增量法的实现66-68
• 5.3.4 仿真结果的对比分析68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文76

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