基于PSO算法的光伏发电系统MPPT控制方法研究

【摘要】：传统石化能源消耗量日益增长,带来了一系列资源枯竭和环境污染等问题。太阳能作为一种能够无限使用的可再生能源而受到了全世界的关注,光伏发电被认为是目前世界上最具有发展前景的新能源技术并得到了大力发展。为了进一步提高光伏发电系统的效率,改善光伏发电系统最大功率点跟踪的动态性能,本课题研究光伏发电系统的组成结构、工作原理和MPPT控制策略。 本文以光伏发电系统为研究对象,以光伏阵列的MPPT控制算法为研究主线。首先详细的介绍了课题研究背景及意义,国内外光伏产业的发展现状与趋势,以及光伏发电系统MPPT算法的研究现状；其次介绍了光伏发电系统组成及分类,分析了光伏电池的工作原理、分类及数学模型,通过MATLAB/SIMUlink软件建立光伏阵列仿真模型进行输出特性仿真；然后对几种光伏发电系统的MPPT控制算法开展了深入的理论分析和研究,针对常规的MPPT算法实现简单,可靠性强,稳定性高,但是控制精度差,对气候变化等环境变化的响应能力差等缺点,提出将PSO(粒子群优化)算法应用在光伏发电系统的MPPT控制当中：粒子群优化算法全局搜索能力强,寻优的准确性很高,介绍了粒子群优化算法的设计方法与步骤；并对光伏发电系统常用的DC/DC变换器进行研究对比选择；最后利用仿真软件对扰动观察法,变步长电导增量法和粒子群优化算法进行仿真,对比分析仿真结果,验证了采用粒子群优化算法的MPPT控制技术具有良好快速性和精准性。 【关键词】：光伏发电 光伏阵列 最大功率点跟踪 PSO
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 选题的背景及意义11-13
• 1.1.1 能源危机与环境污染11-12
• 1.1.2 光伏发电的优势12-13
• 1.2 国内外光伏产业发展现状与趋势13-17
• 1.2.1 国外发展现状13-15
• 1.2.2 国内发展现状15-17
• 1.3 光伏发电系统MPPT算法研究现状17-18
• 1.3.1 传统MPPT算法17-18
• 1.3.2 智能MPPT算法18
• 1.4 本文研究的主要内容18-20
• 第2章 光伏发电系统概述20-29
• 2.1 光伏发电系统简介20-21
• 2.2 光伏电池的工作原理及分类21-28
• 2.2.1 光伏电池的工作原理21-23
• 2.2.2 光伏电池的分类23-24
• 2.2.3 光伏电池的建模与仿真24-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 DC/DC变换电路29-38
• 3.1 光伏发电系统常用DC/DC变换器29-35
• 3.1.1 降压式变换器29-30
• 3.1.2 升压式变换器30-32
• 3.1.3 升降压变换器32-33
• 3.1.4 库克变换器33-35
• 3.2 DC/DC变换器的选择及参数设计35-37
• 3.2.1 储能电感L的设计35-36
• 3.2.2 滤波电容C的设计36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 MPPT算法的研究及仿真38-56
• 4.1 最大功率点跟踪的原理38-39
• 4.2 传统最大功率点跟踪算法39-43
• 4.2.1 恒定电压法39-40
• 4.2.2 扰动观察法40-41
• 4.2.3 电导增量法41-43
• 4.3 粒子群优化算法43-47
• 4.3.1 粒子群算法的起源与发展43-44
• 4.3.2 粒子群优化算法基本原理44-46
• 4.3.3 粒子群优化算法基本流程46-47
• 4.3.4 粒子群算法参数的设置规则47
• 4.4 基于PSO算法的最大功率跟踪方法设计47-49
• 4.5 仿真与结果分析49-55
• 4.5.1 搭建SIMUlink仿真模块49-52
• 4.5.2 仿真结果比较与分析52-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录62

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