基于模糊控制的光伏系统最大功率点跟踪研究

【摘要】： 近些年来,随着环境污染的日益严重,全球能源的逐渐紧张,清洁可再生的太阳能作为一种新型的绿色能源,以其无污染,取之不尽,用之不竭等诸多优点,受到人们更多的关注。太阳能光伏发电是目前太阳能发电的一种重要方式。太阳能光伏发电产业将逐渐成为未来主要的能源来源。 本文选用无锡尚德公司的STP0950S-36型号的独立光伏电池为研究对象,以最大限度利用太阳能为最终目标,对该型号的独立光伏发电系统的最大功率点跟踪控制进行了理论和仿真研究。 光伏发电系统研究的基础问题是光伏阵列输出特性,本文首先运用Matlab/Simulink建立了光伏阵列的仿真模型,解决了以往建立光伏阵列模型过程繁琐的缺点,为实现光伏系统的仿真和系统设计研究提供了基础保证。 在光伏发电系统中,最大功率点跟踪(MPPT)方法是提高系统效率的重要手段。本文在介绍光伏阵列仿真模型及其输出特性的基础上,提出了最大功率点跟踪的原理和方法,介绍了几种常见的MPPT方法,并比较了这些算法的优缺点。考虑到太阳能光伏系统往往受到外界因素所影响,很难确定系统参数,并且具有很强的非线性,因此本文提出了将模糊逻辑控制技术应用于STP0950S-36型的独立光伏系统,给出了模糊控制器的设计方法,并利用MATLAB/SIMUlink,模糊逻辑工具箱等工具进行仿真模拟最大功率点控制,模糊控制仿真结果通过与固定步长MPPT方法相比较,发现固定步长法到达稳态后存在一定的波动,这就造成了能源的浪费,而模糊控制MPPT方法跟踪速度很快,动态响应性能良好,到达稳态后几乎没有波动,能够稳定、高效地跟踪光伏阵列最大功率点,同时,在日照强度、环境温度等系统参数扰动的情况下,能快速寻找新的工作点,保持系统稳定。仿真结果表明将模糊控制运用于最大功率点跟踪是可行的,并具有良好的动态及稳态性能。 【关键词】：太阳能 光伏电池 MATLAB/SIMUlink 最大功率点跟踪 模糊控制
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 太阳能光伏产业的发展现状11-13
• 1.3 太阳能光伏发电系统简介及其优越性13-15
• 1.3.1 太阳能光伏发电系统简介13-15
• 1.3.2 太阳能光伏发电系统的优点15
• 1.4 太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的背景和意义15
• 1.5 论文所做的主要工作15-18
• 第二章 太阳能光伏电池仿真模型的研究18-34
• 2.1 太阳能光伏电池工作原理18-19
• 2.2 太阳能光伏阵列的设计19-22
• 2.2.1 光伏电池设计原则和思路19-20
• 2.2.2 光伏阵列尺寸的估算20-22
• 2.3 太阳能光伏电池的电气特性22-24
• 2.3.1 光伏电池的等效电路22-23
• 2.3.2 光伏电池输出特性方程23-24
• 2.4 太阳能光伏电池仿真模型的建立24-31
• 2.4.1 太阳能光伏陈列的SIMUlink模型25-31
• 2.5 本章小结31-34
• 第三章 太阳能光伏系统的最大功率点跟踪34-46
• 3.1 光伏系统最大功率点跟踪算法34-35
• 3.2 几种常用的最大功率点跟踪算法分析及比较35-41
• 3.4 一种改进的占空比扰动法41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 模糊控制在太阳能光伏系统中的应用设计46-56
• 4.1 模糊逻辑控制的基本原理46-47
• 4.2 模糊控制器的设计流程47-48
• 4.3 模糊控制在光伏系统最大功率点控制中的应用48-52
• 4.3.1 确定输入输出模糊子集及论域48-49
• 4.3.2 确定隶属度函数49-50
• 4.3.3 模糊决策表50-51
• 4.3.4 选定解模糊方法51-52
• 4.4 建立光伏系统模糊控制模型52-53
• 4.5 光伏系统模糊控制仿真结果53-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-66
• 攻读学位期间发表的学术论文目录66

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