光伏系统中最大功率点跟踪系统的研究

【摘要】：太阳能是一种绿色可再生能源，其应用前景广阔，但外界环境对光伏电池的输出特性影响比较大，导致光伏电池的转换效率比较低。目前，光伏系统研究的重要方向在于如何利用光电转换技术最大限度地提高光伏电池的输出功率。 本文介绍了光伏电池的工作原理，电特性和外特性，详细分析了电池材料、电池结温、日照强度、串联电阻和负载阻抗对光伏电池的影响。根据最大功率点跟踪的控制原理，归纳比较了基于扰动自寻优、优化模型、智能及非线性控制和输出端控制四类方法，详细介绍了各类最大功率点跟踪(MPPT)的实现原理和优缺点。提出了恒定电压法与增量电导法相结合、恒定电压法与扰动观测法相结合的最大功率点跟踪控制算法，并对改进的扰动观测法进行了详细的分析。 本文采用模块化的方法设计了光伏系统最大功率点跟踪控制系统，详细讨论了电路参数的确定，给出了建立光伏电池的仿真模型的两种方法，着重介绍了一种通用的光伏阵列动态仿真模型，此模型可以模拟包含光照强度、环境温度、光伏阵列串并联数等参数的光伏阵列，在MATLAB/SIUMlink平台上对建立的模型进行仿真，并对仿真结果进行分析，仿真结果表明建立的模型较好的达到了预期的要求。提出了MPPT控制的实现策略，对光伏系统进行模块划分，分别建立每个模块的仿真模型，设置不同的环境条件对系统进行仿真分析。此外提供了大量的仿真结果对扰动观测法、改进的扰动观测法和增量电导法进行了对比分析，仿真结果表明加入MPPT模块能够使系统快速准确地跟踪光伏阵列的最大功率点，并能减少在最大功率点处由于振荡产生的能量损失，提高了光伏发电系统的能量转换效率，提出的改进扰动观测法能够减少传统扰动观测法中因误判而产生的功率损失，具有一定的优越性。 【关键词】：光伏系统 最大功率点跟踪（MPPT） MATLAB 仿真模型
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 太阳能发电概述11-14
• 1.2.1 太阳能的利用形式11
• 1.2.2 太阳能发电的特点11-13
• 1.2.3 光伏发电系统的类型13-14
• 1.3 光伏发电的发展现状及前景14-16
• 1.3.1 光伏发电的发展现状14-15
• 1.3.2 光伏发电的发展前景15-16
• 1.4 本文的研究内容16-18
• 第2章 光伏电池及其特性18-32
• 2.1 光伏电池的结构18
• 2.2 光伏电池的工作原理18-19
• 2.3 光伏电池的电特性19-24
• 2.3.1 光伏电池的等效电路19-21
• 2.3.2 光伏电池伏安特性曲线21-23
• 2.3.3 输出功率和曲线因数23
• 2.3.4 输出效率23-24
• 2.4 光伏电池的外特性24-28
• 2.4.1 光谱响应25
• 2.4.2 温度特性和光照特性25-27
• 2.4.3 负载特性27-28
• 2.5 光伏电池的主要影响因素28-32
• 2.5.1 电池材料的影响28
• 2.5.2 电池结温和日照强度的影响28-30
• 2.5.3 串联电阻的影响30
• 2.5.4 负载阻抗的影响30-32
• 第3章 最大功率点跟踪方法的研究32-56
• 3.1 最大功率点跟踪原理32-37
• 3.1.1 最大功率点跟踪控制的概念32-34
• 3.1.2 早期的最大功率点跟踪法34-37
• 3.2 基于扰动自寻优的控制算法37-42
• 3.2.1 扰动观测法37-39
• 3.2.2 增量电导法39-41
• 3.2.3 波动相关控制法41-42
• 3.3 基于优化模型的控制算法42-44
• 3.3.1 开路电压检测法42-43
• 3.3.2 短路电流检测法43
• 3.3.3 电流扫描法43-44
• 3.4 基于智能及非线性控制的处理算法44-48
• 3.4.1 模糊逻辑控制法44-46
• 3.4.2 神经网络法46-47
• 3.4.3 滑模控制法47-48
• 3.5 基于输出端控制的 MPPT 控制方法48-50
• 3.5.1 负载电流/电压最大法48
• 3.5.2 直流侧电压下降控制法48-50
• 3.5.3 极值周期控制法50
• 3.6 MPPT 控制算法的有机结合50-56
• 3.6.1 恒定电压法结合增量电导法52-53
• 3.6.2 恒定电压法结合扰动观测法53-56
• 第4章 最大功率点跟踪控制系统的设计与仿真56-90
• 4.1 系统设计56-60
• 4.1.1 控制系统主电路图56-57
• 4.1.2 控制系统参数的确定57-60
• 4.2 光伏电池仿真60-72
• 4.2.1 光伏电池数学模型60-62
• 4.2.2 仿真软件的选择62-63
• 4.2.3 光伏电池仿真模型63-71
• 4.2.4 仿真结果分析71-72
• 4.3 MPPT 控制的实现策略72-75
• 4.3.1 控制系统仿真模型72-73
• 4.3.2 DC/DC 仿真实现73-74
• 4.3.3 PWM 仿真实现74-75
• 4.3.4 MPPT 仿真实现75
• 4.4 MPPT 算法仿真实现及分析75-84
• 4.4.1 扰动观测法仿真实现76-80
• 4.4.2 增量电导法仿真实现80-83
• 4.4.3 两种 MPPT 仿真比较分析83-84
• 4.5 改进的 MPPT 算法实现及分析84-90
• 4.5.1 改进的扰动观测法原理84-85
• 4.5.2 改进的扰动观测法仿真实现85-87
• 4.5.3 仿真结果分析87-90
• 第5章 结论与展望90-92
• 5.1 结论90
• 5.2 展望90-92
• 参考文献92-98
• 攻读硕士期间已发表的论文98-100
• 致谢100

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光伏阵列最大功率点跟踪控制方法综述    周林;武剑;栗秋华;郭珂;

1000W太阳能MPPT控制电路的参数确定    陈刚;郑桂斌;严娟娟;彭红卫;

太阳电池内部电阻对其输出特性影响的仿真    郑建邦;任驹;郭文阁;侯超奇;

跟随样品太阳电池的光伏阵列模拟器    

光伏水泵系统中 CVT 及 MPPT 的控制比较    余世杰,何慧若,曹仁贤

扰动观察法与滞环比较法实现MPPT的比较分析    郭会娜;黄洪全;

带有MPPT功能的光伏阵列Matlab通用仿真模型    茆美琴 ,余世杰 ,苏建徽

短路电流结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中的应用    张超;何湘宁;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

户用光伏发电系统控制策略的研究    董博

太阳能跟踪控制系统的研究与设计    方建钢

光伏并网发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究    安海云

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法的研究    赵敏

太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪研究    王武军

基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究    蔡晓峰

光伏发电系统中最大功率点跟踪方法的研究    魏巍

太阳能光伏发电控制技术研究    王东娇

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

24V/5A太阳能控制器设计    包文俊;黄长杰;

转地养蜂专业户光伏系统的研究    杜忠明;熊飞峤;李天华;

光伏发电在农业照明中的应用    夏小会;李正明;

太阳能供电与半导体制冷箱的设计    张曦;

太阳辐射量与光伏系统优化设计软件    杨金焕;葛亮;

光伏系统设计思路及注意事项    王润波;

The Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS    

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于线电流解耦算法的三相光伏并网系统    谭甲凡;

中国光伏发电的发展及前景    罗雪莲;

洁净能源发电装置的研究与设计    高金波;刘畅;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

可再生能源发电政策与环境效益分析方法研究    秦湘灵

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

小型风机并网逆变器研究    马记

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于DSP的单级式光伏并网系统的研究    耿兴华

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

各国光伏路线图与光伏发电的进展    杨金焕;邹乾林;谈蓓月;葛亮;陈中华;

CMOS锁相环PLL的设计研究    李桂华,孙仲林,吉利久

小功率光伏并网逆变器控制系统的设计    李进国,金新民

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

西部省份光伏发电项目启动    

负载获取最大功率分析及计算    徐丽艳

Si基太阳电池发展现状    邓志杰

我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策    沈辉;舒碧芬;闻立时;

DSP与PC机串口的高速数据通信的实现    蔡琳洁,陶然,王卫江

太阳电池Ⅰ-Ⅴ特性的工程模型    涂洁磊;林理彬;陈庭金;胡志华;张洪波;杨燮森;李迎军;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

独立运行光伏发电系统控制器的研究与设计    王超

我国可再生能源发展战略研究    裴郁

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏发电用DC/DC变换器的研究    汪令祥

太阳能电池阵列模拟器的研究与设计    韩珏

光伏发电的最大功率跟踪研究    曹倩茹

基于DSP控制的串并组合式逆变器及并网控制策略的研究    姚志垒

户用光伏并网系统及其控制方法的研究    陈晓高

一种单相光伏系统并网策略研究    崔开涌;张翼;俞俊杰;陈国呈;

一种基于扰动观察法的最大功率点跟踪控制研究    毛书哲;陈伟;

改进型Sepic变换器在光伏MPPT系统中的应用    汪义旺;曹丰文;索迹;祁春清;

基于模糊控制的光伏电池最大功率点跟踪方法    洪海;廖家平;赵熙临;

电导增量法实现光伏系统的最大功率点跟踪控制    黄瑶;黄洪全;

基于DSP的新型太阳能阵列最大功率点跟踪方法    蒲鹏鹏;刘广思;

基于模糊控制的光伏电池MPPT的设计    张礼胜;李全;

基于模糊控制的光伏发电最大功率点跟踪    李慧慧;孙志毅;

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法    朱铭炼;李臣松;陈新;龚春英;

基于非对称模糊策略的光伏发电最大功率点跟踪研究    李培;李国友;刘立刚;

一种用于光伏系统的改进型最大功率点跟踪方法    胡希文;张建文;王刚;卓自明;

独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制    孙亚宁;

SMVSC-PI在光伏最大功率跟踪系统的应用    胡义华;陈昊;沈春燕;张亚兰;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

一种新型的光伏最大功率点跟踪拓扑    张超;何湘宁;

基于dsPIC的光伏并网发电系统研究    叶刚;

基于模糊控制的太阳能电池最大功率点跟踪研究    张先飞;郑建勇;胡敏强;梅军;刘顺炮;

具有MPPT功能的太阳能充电器研究    孙超;郭勇;陈新;高华丽;

爬山法误判现象的分析研究    谭理华;张兴;陈欢;孙龙林;

基于D类功率放大器一种光伏并网发电装置设计    白婧文;韩可;

光伏系统功率跟踪技术    合肥 周民康

国产光伏电池量大价低    记者 胡丹

江苏无锡尚德光伏电池规模化生产成为国际新标杆    戚善成

材料公司为夺市场进行技术比拼    金秋

全球首架新能源飞机合作研制    马浩剑

中电投西安100万千瓦光伏电池项目开工    通讯员 程兴东　安娜

无锡尚德明春在日开卖光伏电池    本报记者 陈其珏

太阳能：前景一片光明    继宏(编译)

青海将建百万千瓦级太阳能基地    吴晶晶

上市公司围攻太阳能电池关键技术    本报记者　 鲁长波 施俊

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

独立的太阳能燃料电池联合发电系统的协调控制设计与仿真研究    李炜

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

超级电容器储能应用于分布式发电系统的能量管理及稳定性研究    唐西胜

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

光伏并网发电系统关键技术的研究    杨巍

光伏发电系统最大功率跟踪的研究    刘健

单相光伏并网逆变系统的分析与研究    徐鹏来

单相光伏并网发电系统的研究    单琳

基于单片机的太阳能发电控制系统研究    路晓

三相光伏并网系统控制策略的研究    常超

太阳能光伏发电控制系统的研究    杜慧

基于输出参数的光伏系统最大功率点跟踪控制的研究与实现    杜琳

基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究    蔡晓峰

户用光伏发电系统控制策略的研究    董博