光伏发电系统MPPT控制算法研究

【摘要】：随着世界经济的快速发展，传统能源逐渐枯竭，环境污染日益严重，新能源成为21世纪世界经济发展中最具决定力的因素之一。其中太阳能因其储量巨大，洁净无噪等优点倍受青睐，因此太阳能不仅成为当今能源的一个重要补充，更是具备成为未来主要能源来源的潜力。最大功率点的跟踪控制是光伏发电的核心技术，它的研究对提高系统的工作效率、降低运营成本具有非常重要的理论研究意义和实际价值。 近年来，国内外学者对光伏系统的最大功率点跟踪进行了大量的研究，并取得了许多成果，但是仍存在很大改进空间。许多控制方法虽然能成功跟踪最大功率点，但是在跟踪的速度、精度等方面效果不甚理想，而且一些控制方法因算法复杂也难以在实际系统中实现。 本文以光伏发电系统为平台对最大功率点跟踪（MPPT）的控制算法进行研究，主要工作如下： 首先，介绍了光伏发电的国内外发展现状，分析了光伏电池的工作原理，并对光伏电池的输出特性进行了仿真验证；其次，对4种DC-DC变换器即Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器、Cuk变换器的工作原理进行了详细介绍，分析比较了各种变换器的特点，在充分考虑不同DC-DC变换器拓扑特点的基础上，选用了Boost变换器作为MPPT的主电路；最后，针对光伏发电系统最大功率点跟踪（MPPT）控制的问题，通过对目前几种常用的MPPT控制方法的对比分析，提出了一种改进的变步长电导增量法，对步长改变的触发条件进行了改进。对提出的变步长电导增量法进行了仿真，仿真结果表明在光照强度发生大幅度变化时，提出的算法具有更快响应速度。 【关键词】：光伏发电 DC-DC变换器 MPPT 变步长 INC法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题的背景和意义7-8
• 1.1.1 课题的背景7
• 1.1.2 课题的意义7-8
• 1.2 光伏发电的发展和现状8-11
• 1.2.1 国外的发展情况9-10
• 1.2.2 国内的发展情况10-11
• 1.3 本文的主要内容11-12
• 2 光伏电池的工作原理及特性12-20
• 2.1 光伏发电系统的基本组成12
• 2.2 光伏电池的工作原理12-13
• 2.3 光伏电池模型的建立13-16
• 2.4 光伏电池的电气特性16-19
• 2.5 本章小结19-20
• 3 DC-DC 变换器20-28
• 3.1 典型的 DC-DC 变换器20-27
• 3.1.1 降压式变换器（Buck 变换器）20-22
• 3.1.2 升压式变换器（Boost 变换器）22-23
• 3.1.3 升降压式变换器（Buck-Boost 变换器）23-25
• 3.1.4 库克变换器（Cuk 变换器）25-27
• 3.2 DC-DC 变换器的选择27
• 3.3 本章小结27-28
• 4 光伏发电最大功率点的跟踪控制算法28-39
• 4.1 定电压跟踪（CVT）法28-29
• 4.2 扰动观察法29-31
• 4.3 电导增量法31-32
• 4.4 模糊逻辑控制法32-34
• 4.5 神经网络控制法34-35
• 4.6 其它的 MPPT 控制方法35-36
• 4.7 几种 MPPT 控制算法的比较36-38
• 4.8 本章小结38-39
• 5 电导增量法的改进研究39-49
• 5.1 变步长电导增量法的改进39-43
• 5.1.1 光伏电池模型和特性39-40
• 5.1.2 改进 INC 算法的基本思想40-43
• 5.2 改进 INC 算法的仿真43-48
• 5.2.1 Boost 电路中的参数设计43-44
• 5.2.2 仿真分析44-48
• 5.3 本章小结48-49
• 6 总结与展望49-51
• 6.1 总结49
• 6.2 展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55

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