光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究

【摘要】： 太阳能是一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。由于目前光伏电池板的价格比较高,转换效率比较低,为了降低系统造价和有效地利用太阳能,该论文光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。 光伏发电系统最大功率点跟踪是光伏电池输出最大功率因受到外界条件影响,而产生变化时进行的实时准确的跟踪。影响最大功率点的因素主要是光强和温度等因素。当外界因素发生变化时,就必须利用光伏发电最大功率跟踪实时跟踪光伏方阵的最大功率点电压,使得光伏方阵能以最大的功率输出。 本文以独立光伏发电系统为研究对象,对其进行了理论分析,从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪等方面作了详细的分析和研究。主要内容有: 首先,介绍了论文的相关研究背景、选题意义、以及论文的主要工作。 其次,根据不同场合的需要,对太阳能光伏发电系统进行了分类,分析了太阳能电池板的工作原理以及工作特性,对于不同环境和不同日照强度下的太阳能电池,输出特性曲线也不相同,验证了太阳能电池的非线性。 再次,介绍了最大功率点跟踪原理以及常用的几种跟踪方法,通过对这几种常用控制方法的研究对比找出其运行中存在的优缺点,并对原有的爬山法进行了改进,通过改变占空比来达到最大功率点跟踪的目的。 紧接着,介绍了三种常用的DC/DC变换器的工作原理,通过采用实验和仿真的方法,比较了三种电路的转换效率,结果证明Boost电路转换效率比较高。 最后,分析了最大功率点跟踪算法的实现,对PO和INC以及改进的PO这三种方法,进行建模和仿真,都实现了最大功率跟踪的目的,然而三种控制MPPT算法各有其优缺点,应根据不同场合采用不同算法。 【关键词】：太阳能光伏发电 最大功率点跟踪 DC/DC变换器 MATLAB仿真
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题的研究背景7-8
• 1.2 光伏发电的现状和发展8-13
• 1.2.1 国外光伏发电的现状和发展9-11
• 1.2.2 我国光伏发电的现状和发展11-13
• 1.3 本课题的意义13-14
• 1.4 本文的主要研究内容和创新点14-15
• 第二章 光伏发电系统和太阳能电池15-22
• 2.1 光伏发电系统的分类15-17
• 2.2 太阳能光伏电池的分类17
• 2.3 太阳能电池的基本原理17-18
• 2.4 太阳能电池的工作特性18-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 光伏发电系统最大功率点跟踪问题的研究22-32
• 3.1 最大功率点跟踪的概念22
• 3.2 最大功率点跟踪的原理22-24
• 3.3 常用的最大功率跟踪控制方法的分析和比较24-31
• 3.3.1 恒定电压法25-26
• 3.3.2 爬山法（扰动观察法）26-28
• 3.3.3 改进爬山法28
• 3.3.4 电导增量法28-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 最大功率跟踪系统的硬件实验电路32-52
• 4.1 典型的DC/DC变换电路33-41
• 4.1.1 降压式变换器（Buck）34-37
• 4.1.2 升压式变换器（Boost）37-39
• 4.1.3 升－降压式变换器（Buck-Boost）39-41
• 4.2 变换电路中参数的设计41-45
• 4.2.1 储能电感L的选取42
• 4.2.2 滤波电容C的选取42-43
• 4.2.3 整流二极管D的选取43
• 4.2.4 功率开关管的选取43
• 4.2.5 MOSFET的驱动43-45
• 4.3 三种电路的仿真比较45-49
• 4.3.1 降压变换器（Buck）的仿真45-46
• 4.3.2 升压变换器（Boost）的仿真46-47
• 4.3.3 升降压变换器（Buck-Boost）的仿真47-49
• 4.4 三种实验电路的比较49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 最大功率跟踪算法的实现52-61
• 5.1 光伏发电系统中DC/DC变换器功能的实现52-54
• 5.2 最大功率跟踪算法的实现54-60
• 5.2.1 爬山法的实现55-56
• 5.2.2 改进爬山法的实现56-59
• 5.2.3 电导增量法的实现59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 发表论文和科研情况说明66-67
• 致谢67

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