光伏MPPT控制系统研究

【摘要】：光伏发电是有效利用太阳能资源的途径之一,近年来受到了世界各国的高度重视并得到了快速的发展。目前,光伏发电面临的主要问题之一就是转换效率低。解决这一问题的途径之一就是在光伏发电过程中进行最大功率点跟踪。 目前,国内外许多文献资料已提出了各种各样的光伏最大功率点跟踪算法,在提高光伏发电效率方面取得了显著的成效。其中,扰动观测法由于其控制思路简单、算法不复杂、对硬件要求低等优点而得到了广泛的应用。但是,扰动观测法存在扰动步长很难选择的问题,导致其较难兼顾提高动态响应速度和稳态跟踪精度。针对这一问题,本文提出了一种基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法。 本文的主要工作和成果如下: 1.在分析光伏电池输出特性和扰动观测法等最大功率点跟踪算法的基本原理基础上,提出了一种基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法。该算法采用一个变步长因子k与前次扰动的功率差和电压差的比值求积的结果作为下一次扰动的步长,这里的变步长因子k随光伏短路电流Isc的变化而变化,k和Isc之间的关系通过MATLAB的自适应神经模糊推理系统训练得到。 2.在MATLAB中建立光伏电池的仿真模型和光伏最大功率点跟踪模型并进行具体仿真分析。通过仿真分析验证了基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法的可行性与有效性。 3.进行了光伏MPPT控制系统的设计。分别完成功率电路模块和控制电路模块中的各类硬件电路的设计。同时,根据系统功能的要求完成了光伏MPPT控制系统的软件设计。 4.建立光伏最大功率点跟踪实验平台并进行具体实验分析。通过实验分析验证了光伏MPPT控制系统能够精确、稳定地工作和基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT算法能够有效地进行光伏最大功率点跟踪。 5.最后,对全文进行总结,并对今后进一步的研究提出一些展望。 【关键词】：光伏 最大功率点跟踪 自适应神经模糊推理 扰动观测法 Boost电路 DSP2812
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 最大功率点跟踪的研究现状11-17
• 1.2.1 固定电压法（CVT）12-13
• 1.2.2 扰动观测法（P&O）13-15
• 1.2.3 电导增量法（INC）15-17
• 1.2.4 其他最大功率点跟踪算法17
• 1.3 研究目标和研究内容17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 第2章 光伏电池的特性19-29
• 2.1 光伏电池的发展历程和发电原理19-21
• 2.1.1 光伏电池的发展历程19
• 2.1.2 光伏电池的发电原理19-21
• 2.2 光伏电池的种类21-22
• 2.3 光伏电池的基本特性22-27
• 2.3.1 光伏电池的等效模型22-24
• 2.3.2 光伏电池的特性参数24-25
• 2.3.3 光伏电池的输出特性25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 算法29-47
• 3.1 光伏电池仿真模型的建立29-32
• 3.2 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 算法32-41
• 3.2.1 变步长最大功率点跟踪的基本原理33-34
• 3.2.2 自适应神经模糊推理训练K-ISC 的关系34-41
• 3.3 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 仿真及分析41-46
• 3.3.1 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 与传统固定步长MPPT 的仿真比较43-44
• 3.3.2 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 与传统变步长MPPT 的仿真比较44-45
• 3.3.3 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 跟踪复杂环境的仿真分析45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 最大功率点跟踪控制系统的硬件设计47-65
• 4.1 系统总体设计47-49
• 4.2 功率电路模块设计49-54
• 4.2.1 直流斩波电路49-50
• 4.2.2 BOOST 电路的工作原理50-51
• 4.2.3 BOOST 电路的参数设计51-54
• 4.3 控制电路模块设计54-62
• 4.3.1 DSP2812 工作电路设计54-56
• 4.3.2 电压电流测量电路设计56-57
• 4.3.3 信号采样电路设计57-59
• 4.3.4 信号滤波电路设计59-60
• 4.3.5 MOS 管驱动电路设计60-61
• 4.3.6 系统供电电源设计61-62
• 4.4 本章小结62-65
• 第5章 最大功率点跟踪控制系统的软件设计与实验结果65-81
• 5.1 系统软件程序的构成与功能65-66
• 5.2 DSP 下位机程序设计66-70
• 5.2.1 下位机主程序设计66-68
• 5.2.2 PWM 波程序设计68
• 5.2.3 A/D 采样程序设计68-70
• 5.2.4 软件滤波程序设计70
• 5.3 PC 上位机程序设计70-75
• 5.3.1 上位机人机交互界面的结构70-71
• 5.3.2 上位机程序的各功能菜单71-72
• 5.3.3 历史数据查询对话框72-73
• 5.3.4 控制面板对话框73-75
• 5.4 光伏最大功率点跟踪实验75-79
• 5.4.1 实验内容与目的75-76
• 5.4.2 光伏MPPT 控制系统的工作性能76-78
• 5.4.3 基于自适应神经模糊推理的变步长MPPT 的跟踪性能78-79
• 5.5 本章小结79-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果89

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