太阳能光伏发电最大功率跟踪研究

【摘要】：能源危机、环境污染是当今社会发展不可忽视的问题,世界各国越来越重视研发新能源,太阳能因其储量丰富、零碳排放等优点,已经成为人们研究的主要新能源。光伏发电是开发利用太阳能的有效途径,而制约其发展主要有最大功率跟踪、太阳能光线跟踪、储能等问题。本文主要研究太阳能发电最大功率跟踪(MPPT)问题,通过改进步长和增加局部功率判断环节,加快跟踪速度,防止误判现象发生,提高系统光电转换效率。 本文主要从以下几方面对光伏发电MPPT进行深入研究： 1.整体方案概述。对光伏发电系统、国内外发展现状、系统主要组成部分进行了阐述,提出了太阳能光伏发电最大功率跟踪法的研究方案。 2.构建太阳能电池数学模型并仿真。采用Matlab软件对太阳能电池(也可称光伏电池)建模,研究其工作机理、输出电压电流特性以及影响因素,获得光伏电池在不同环境下最大功率点的变化规律,为新型变步长MPPT提供理论基础。 3.提出新型变步长最大功率跟踪算法。对大量已有MPPT算法进行理论分析并改进,提出一种新型变步长MPPT方法,解决跟踪步长选择和局部最大功率点问题,有效改善系统的光电利用率。 4.研究并完成MPPT控制系统硬件电路和软件编程。在Matlab环境下进行仿真,验证了新型变步长MPPT算法的可行性。 5.建立光伏MPPT平台并进行相关实验。将新型MPPT方法与已有跟踪算法进行了多组不同条件下(突变环境、固定步长等)的对比试验,获得相关实验数据,验证了该算法在各种环境下的优越性。 6.总结文章研究工作,展望光伏发电最大功率跟踪的前景。 【关键词】：光伏发电 最大功率跟踪(MPPT) 变步长理论 局部最大功率
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 太阳能光伏发电概述9-10
• 1.2 研究背景及意义10-12
• 1.3 国内外发展状况12-13
• 1.3.1 光伏发电历史概况12
• 1.3.2 国内外对光伏产业的长期规划12-13
• 1.4 论文主要研究内容13-15
• 第二章 最大功率跟踪系统的工作原理15-29
• 2.1 太阳能最大功率跟踪概念及常见最大功率跟踪法15-17
• 2.1.1 太阳能最大功率跟踪概念15-16
• 2.1.2 太阳能最大功率跟踪工作原理16-17
• 2.2 常见最大功率跟踪算法17-23
• 2.2.1 扰动观察法17-19
• 2.2.2 电导增量法19-20
• 2.2.3 爬山法20-23
• 2.2.5 其他跟踪方法23
• 2.3 太阳能电池工作机理23-28
• 2.3.1 太阳能电池基本概念及种类23-25
• 2.3.2 太阳能电池工作原理25-26
• 2.3.3 太阳能电池等效数学模型26-27
• 2.3.4 太阳能电池输出影响因素27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 新型变步长最大功率跟踪软件研究29-38
• 3.1 太阳能电池实际输出性能29-30
• 3.2 新型变步长最大功率跟踪算法工作原理30-34
• 3.2.1 新型变步长最大功率跟踪算法示意图30-32
• 3.2.2 新型变步长最大功率跟踪算法软件流程图32-33
• 3.2.3 新型变步长MPPT算法优点33-34
• 3.3 新型变步长最大功率跟踪控制仿真模型34-37
• 3.3.1 太阳能电池Matlab仿真模型34-36
• 3.3.2 新型变步长最大功率跟踪法Matlab仿真模型36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 新型变步长最大功率跟踪硬件研究38-50
• 4.1 新型变步长最大功率跟踪硬件系统38-39
• 4.2 主电路模块设计39-44
• 4.2.1 DC/DC变换电路39
• 4.2.2 Boost电路工作原理39-40
• 4.2.3 Boost电路各器件参数确定40-43
• 4.2.4 Boost电路仿真43-44
• 4.3 控制电路模块设计44-49
• 4.3.1 主控芯片电路设计44-45
• 4.3.2 电压采样电路设计45-46
• 4.3.3 电流采样电路设计46-47
• 4.3.4 信号滤波电路设计47-48
• 4.3.5 驱动电路设计48
• 4.3.6 系统供电电源设计48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 实验结果与分析50-61
• 5.1 实验条件50-53
• 5.1.1 太阳能电池型号参数50-51
• 5.1.2 光伏发电自动跟踪系统51-52
• 5.1.3 太阳能光伏发电测试系统52-53
• 5.2 实验结果53-60
• 5.2.1 太阳能电池性能仿真结果53-56
• 5.2.2 太阳能电池性能实验结果56-58
• 5.2.3 最大功率跟踪实验结果58-59
• 5.2.4 变条件时最大功率跟踪实验结果59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 本文工作总结61
• 6.2 后续工作展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67-80
• 攻读硕士期间参加的课题与发表的论文80

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