独立光伏发电系统及其MPPT的研究

【摘要】： 光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充,更具备成为未来主要能源来源的潜力。本论文以太阳能发电系统为研究对象,以最大限度利用太阳能为主要目标,开展了太阳能独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制的理论和仿真研究。 光伏阵列输出特性是光伏发电系统研究中的最基本问题。本文在光伏阵列输出特性方程的基础上,运用Matlab/Simulink建立基于M函数的光伏阵列仿真模型,克服了单纯用Simulink元件库建立光伏阵列模型过程复杂的缺点,为实现系统仿真、指导理论研究和系统设计提供了基础保证。 最大功率点跟踪(MPPT)方法是光伏发电系统中提高系统效率的重要手段。本文在介绍光伏阵列输出特性及其仿真模型的基础上提出了最大功率点跟踪的方法和原理并介绍常见MPPT方法。建立了以Boost电路为核心实现独立光伏发电系统MPPT的仿真模型,利用该模型不需要精确的内部电路特性和相关参数,就可以实时模拟光伏阵列及其MPPT的实现。在此基础上,针对固定步长干扰观察法存在的问题,提出了一种改进的自适应变步长干扰观察MPPT方法。并对此算法运用Matlab/Simulink进行仿真。仿真结果表明:这种改进的变步长干扰观察MPPT方法能够稳定、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,表现出很好的动态特性。在光伏发电系统的设计中,具有重要的理论意义和实用价值。 【关键词】：太阳能 光伏阵列 MPPT MATLAB仿真 Boost
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 背景与意义11-13
• 1.2 光伏产业的现状及发展13-15
• 1.2.1 国外光伏发电的发展及状况13-14
• 1.2.2 我国光伏发电产业的发展及现状14-15
• 1.3 光伏发电系统的基本原理及组成15-16
• 1.4 光伏发电系统最大功率点跟踪技术的背景和意义16-17
• 1.5 课题意义及研究内容17-18
• 1.5.1 课题意义17
• 1.5.2 本文所做的工作17-18
• 第二章 光伏阵列特性及其仿真模型的研究18-34
• 2.1 光伏电池的工作原理18-19
• 2.2 光伏电池等效电路分析19-22
• 2.3 光伏阵列仿真模型的建立22-32
• 2.3.1 光伏阵列的Simulink 模型22-27
• 2.3.2 光伏阵列的M 函数模型27-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 光伏发电系统34-37
• 3.1 光伏发电系统的基本组成34-35
• 3.2 带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成35
• 3.3 本章小结35-37
• 第四章 光伏阵列最大功率点跟踪算法的研究37-61
• 4.1 光伏系统最大功率点跟踪的原理37-38
• 4.2 几种常用MPPT 技术及比较38-45
• 4.2.1 恒电压跟踪38-39
• 4.2.2 干扰观察法39-42
• 4.2.3 增量电导法42-43
• 4.2.4 模糊逻辑控制43-45
• 4.2.5 其他MPPT 方法45
• 4.3 DC/DC 变换电路实现MPPT 的原理45-53
• 4.3.1 Boost 变换电路46-48
• 4.3.2 Boost 电路实现光伏阵列MPPT 的仿真模型48-53
• 4.4 自适应占空比干扰观察法53-60
• 4.4.1 占空比干扰观察法的提出53-54
• 4.4.2 自适应控制技术介绍54-55
• 4.4.3 基于自适应控制思想的MPPT 方法55-57
• 4.4.4 光伏阵列MPPT 仿真模型的建立57-58
• 4.4.5 仿真结果与分析58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 工作总结61-62
• 5.2 未来工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

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