光伏发电系统最大功率跟踪控制研究

论文摘要

光伏发电是人类利用太阳能的一种最主要的方式,具有丰富、清洁、持久、适应性强的优点,但是,目前光伏电池的生产成本仍然比较高、转换效率较低,为了更有效的利用太阳能,提高光伏发电系统的转换效率,采用最大功率跟踪技术就尤为必要。光伏电池输出特性受光照强度、环境温度和负载情况影响,具有明显的非线性特征。当外界环境发生变化时,其工作电压和输出功率会发生变化,因此必须利用最大功率跟踪控制技术,实时调整光伏电池工作点,使其始终工作在最大功率点附近,提高光伏发电系统效率。本文基于Matlab/Simulink建立了光伏最大功率跟踪系统仿真模型,以独立光伏发电系统为例,对光伏发电原理、系统组成进行了理论分析,同时对主电路设计和最大功率跟踪控制技术进行了深入的研究,具体内容如下：首先,介绍了课题的研究背景、选题意义,以及国内外的光伏发电技术和最大功率跟踪技术的发展。其次,介绍了光伏发电系统的分类组成,分析了光伏电池的原理,基于光伏电池的数学模型,建立了光伏电池的通用仿真模型,并对其输出特性进行了分析,验证了光伏电池的非线性特征。再次,介绍了最大功率跟踪系统的组成,着重分析了升压电路原理,及其在光伏发电系统中的作用,并搭建了Boost变换器仿真模型。最后,分析了最大功率跟踪算法原理及实现方法,建立了最大功率跟踪系统仿真模型,对各种算法进行了仿真实验,比较了它们的优缺点。最后论文提出了基于模糊控制的最大功率跟踪控制方法,并建立了仿真模型,取得了良好的实验结果。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景意义
• 1.2 光伏发电的现状和发展
• 1.2.1 光伏发电的优点
• 1.2.2 国外光伏发电状况
• 1.2.3 我国光伏发电状况
• 1.2.4 光伏发电技术发展
• 1.3 最大功率跟踪控制技术发展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 光伏发电系统和光伏电池
• 2.1 光伏发电系统概述
• 2.2 光伏电池概述
• 2.2.1 光伏电池的发展历史
• 2.2.2 光伏电池的原理
• 2.2.3 光伏电池的等效电路和数学模型
• 2.3 光伏组件特性仿真
• 2.4 小结
• 第三章 光伏发电最大功率跟踪系统
• 3.1 光伏发电最大功率跟踪系统概述
• 3.2 Boost变换器原理
• 3.3 直流斩波电路在光伏发电系统中的作用
• 3.4 Boost变换器仿真
• 3.5 小结
• 第四章 光伏发电最大功率跟踪算法研究
• 4.1 最大功率跟踪控制的基本原理
• 4.2 最大功率跟踪方法
• 4.2.1 固定电压法
• 4.2.2 扰动观察法
• 4.2.3 电导增量法
• 4.2.4 基于模糊控制的最大功率跟踪法
• 4.3 小结
• 第五章 光伏发电最大功率跟踪算法仿真试验
• 5.1 仿真软件简介
• 5.2 最大功率跟踪算法建模仿真
• 5.2.1 扰动观察法仿真
• 5.2.2 改进扰动观察法仿真
• 5.2.3 电导增量法仿真
• 5.3 基于模糊控制的最大功率跟踪法仿真
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式