阴影条件下光伏系统最大功率点跟踪控制研究

【摘要】：光伏系统中局部遮阴是一种常见的现象，局部遮阴引起的热斑效应给光伏系统带来极大的危害，同时局部遮阴会引起光伏系统功率——电压曲线多峰特性的出现，传统的最大功率点跟踪方法会使光伏系统陷入局部峰值点，极大地降低了光伏系统的输出功率，为此需要研究一种有效的方法来解决阴影条件下光伏系统的最大功率点跟踪难题。 本文在大量阅读国内外文献的基础上，针对阴影条件下光伏系统出现多个峰值点的问题，提出了变异粒子群算法，并将其应用在光伏系统最大功率点跟踪问题中。本算法借鉴了粒子群算法中各粒子之间互相协作的全局寻优特性，通过引入变异的思想，解决了粒子群算法在最大功率点跟踪问题中收敛较快，有可能跟踪到局部峰值点的缺陷。通过Matlab仿真和实验的分析，证明了变异粒子群算法能够有效地跟踪到光伏系统的最大功率点。 为了有效科学的进行最大功率点跟踪实验，本文利用Buck电路设计了一台光伏模拟器，用于模拟阴影条件下光伏系统的多峰输出特性。该光伏模拟器存储了三种阴影模式下的光伏曲线，通过实验波形证明了光伏模拟器的性能满足了最大功率点跟踪实验的要求。最后，在光伏模拟器上完成了最大功率跟踪实验。 【关键词】：光伏系统 阴影 变异粒子群算法 最大功率点跟踪 光伏模拟器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 添加硬件电路实现的MPPT技术10-11
• 1.2.2 传统方法改进的MPPT技术11-12
• 1.2.3 根据规律实现的MPPT技术12
• 1.2.4 使用智能算法实现的MPPT技术12-13
• 1.3 本文的研究内容13-14
• 第2章 光伏组件特性分析及模型建立14-30
• 2.1 局部阴影条件下光伏组件的特性分析14-18
• 2.1.1 热斑现象分析14-16
• 2.1.2 多峰现象分析16-18
• 2.2 引起光伏组件多峰输出特性的因素18-21
• 2.2.1 阴影位置18-20
• 2.2.2 温度20-21
• 2.3 阴影条件下光伏组件的数学模型21-24
• 2.3.1 双二极管模型21-22
• 2.3.2 参数确定22-24
• 2.4 多峰光伏系统的设计24-29
• 2.4.1 光伏模拟器的系统结构24-25
• 2.4.2 模拟器工作点的确定25-27
• 2.4.3 拓扑选择27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 变异粒子群算法的研究及应用30-46
• 3.1 全局扫描法30-31
• 3.2 粒子群算法31-38
• 3.2.1 基本原理31-32
• 3.2.2 参数介绍32-33
• 3.2.3 算法流程33-34
• 3.2.4 粒子群算法在 MP PT 中的应用34-38
• 3.3 变异粒子群算法38-45
• 3.3.1 基本原理38-39
• 3.3.2 算法流程39-40
• 3.3.3 变异粒子群算法在最大功率点跟踪中的应用40
• 3.3.4 基于变异粒子群算法的MPPT仿真40-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 系统软硬件设计46-64
• 4.1 主电路设计46-49
• 4.1.1 光伏模拟器的设计46-48
• 4.1.2 Boost 电路的设计48-49
• 4.2 控制电路设计49-51
• 4.2.1 检测元件的选取49
• 4.2.2 采样电路的设计49-50
• 4.2.3 驱动电路的设计50-51
• 4.3 软件设计51-54
• 4.3.1 随机数的实现51-52
• 4.3.2 光伏模拟器算法的实现52
• 4.3.3 数字采样滤波的设计52-53
• 4.3.4 数字PI调节器的设计53-54
• 4.4 实验波形分析54-63
• 4.4.1 光伏模拟器实验波形分析54-60
• 4.4.2 最大功率点跟踪实验波形分析60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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