新型自适应步长控制的光伏发电系统MPPT研究

【摘要】：本文以光伏发电系统为研究的对象，以最大限度的利用太阳能为主要的目标。并开展光伏发电系统最大功率点跟踪控制的理论研究和仿真实现。首先，在分析光伏电池工作原理的基础上，用MATLAB/Simulink建立光伏阵列和BOOST变换器仿真模型，为最大功率点跟踪控制算法的研究奠定基础。 其次，在介绍光伏阵列输出特性及仿真模型的基础上提出了最大功率点跟踪的方法和原理、介绍常见的MPPT方法。并分析常见的MPPT方法，总结各种算法的优点和缺点，为了扬长避短，提高跟踪速度和稳定性，对跟踪步长和跟踪周期进行优化，提出了一种自适应步长的方案。本文又在优化自适应步长的控制方案的基础上，提出了一种新的最大功率点跟踪方法，并用MATLAB结合光伏电池仿真模型对新算法编写程序进行仿真，得到了比较好的仿真结果。同时也将传统算法进行仿真，并且把两者仿真结果进行对比，经仿真证明，新算法能够得到更加好的跟踪控制效果。 最后，对本文的所做的工作进行了总结，并对今后的工作做了展望。 【关键词】：光伏阵列 最大功率点跟踪 自适应 固定电压法 扰动观察法 增量电导法
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究的背景和意义8-10
• 1.1.1 能源危机与可再生能源8-9
• 1.1.2 太阳能的特点与开发利用9-10
• 1.2 光伏发电发展背景与现状10-12
• 1.2.1 国外光伏发电产业的发展现状及前景10-11
• 1.2.2 国内光伏发电产业的发展现状及前景11-12
• 1.3 光伏 MPPT 方面的国内外研究现状12-14
• 1.3.1 国内光伏系统 MPPT 控制研究现状12-13
• 1.3.2 国外光伏系统 MPPT 控制研究现状13-14
• 1.4 本课题研究内容及其意义14-16
• 1.4.1 本课题主要的研究内容14-15
• 1.4.2 本课题的研究意义15-16
• 第二章 光伏发电系统16-21
• 2.1 光伏发电系统的简述16-17
• 2.2 光伏发电系统的原理17
• 2.3 光伏发电系统的组成及其分类17-20
• 2.3.1 光伏发电系统的组成17-18
• 2.3.2 光伏发电系统的分类18-20
• 2.4 带有 MPPT 功能的光伏发电系统的组成20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 光伏阵列特性及其模型仿真21-37
• 3.1 硅太阳能电池的原理及其特性21-24
• 3.1.1 同质结太阳能电池理论21-23
• 3.1.2 硅太阳能电池特性23-24
• 3.2 光伏阵列的内部等效电路分析24-27
• 3.2.1 光伏阵列的数学模型24-26
• 3.2.2 光伏阵列的四参数工程模型26-27
• 3.3 光伏阵列的仿真模型27-29
• 3.4 光伏阵列仿真模型特性分析29-32
• 3.5 DC-DC 变换器建模与仿真32-37
• 3.5.1 常用的几种 DC-DC 变换器简介32-35
• 3.5.2 建立 BOOST 变换器的仿真模型35-37
• 第四章 光伏阵列最大功率点跟踪算法研究37-50
• 4.1 MPPT 控制的基本原理37-40
• 4.2 常用的几种 MPPT 控制方法40-45
• 4.2.1 固定电压法（恒压法）40-41
• 4.2.2 扰动观察法41-43
• 4.2.3 电导增量法43-45
• 4.3 几种改进型算法的提出45-50
• 4.3.1 自适应步长扰动观察法的提出45-47
• 4.3.2 自适应步长电导增量法的提出47-48
• 4.3.3 固定电压法启动的自适应步长法的提出48-50
• 第五章 最大功率点跟踪算法的仿真及结果分析50-61
• 5.1 扰动观察法及其改进算法 MPPT 仿真分析50-52
• 5.1.1 扰动观察法 MPPT 仿真分析50-51
• 5.1.2 自适应步长扰动观察法 MPPT 仿真分析51
• 5.1.3 固定电压法启动的自适应步长扰动观察法 MPPT 仿真分析51-52
• 5.2 电导增量法及其改进算法 MPPT 仿真分析52-54
• 5.2.1 电导增量法 MPPT 仿真分析52-53
• 5.2.2 自适应步长电导增量法 MPPT 仿真分析53-54
• 5.2.3 固定电压法启动的自适应步长电导增量法 MPPT 仿真分析54
• 5.3 新型算法的 MPPT 仿真分析54-55
• 5.4 几种算法的 MPPT 仿真结果比较及其分析55-58
• 5.4.1 扰动观察法及其改进型算法的 MPPT 仿真结果比较55-56
• 5.4.2 电导增量法及其改进型的 MPPT 仿真结果比较56
• 5.4.3 扰动观察法和电导增量法的改进型 MPPT 仿真结果比较56-57
• 5.4.4 结合法与扰动观察法的改进型 MPPT 仿真结果比较57-58
• 5.5 几种方法实现的乌鲁木齐某天的仿真结果及其分析58-60
• 5.6 本章总结60-61
• 第六章 结论与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68

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