采用自适应区间扰动MPPT的光伏发电系统的研究

【摘要】：随着当代社会的能源紧张趋势愈演愈烈,同时造成的环境污染也不能小觑,可再生清洁能源太阳能有着良好的发展前景。但是,光伏电池效率低和受外界环境影响大是制约光伏发电应用的重要原因,而MPPT技术可以直接在复杂的环境下使光伏电池输出最大功率。因此,MPPT技术已成为时下研究的热点。主要研究内容如下:(1)研究了传统MPPT算法的特性,为了解决无法兼顾跟踪速度和稳态振荡的问题,提出了自适应区间扰动MPPT。首先将短路电流比例法的短路检测改进为无功率损耗的估算检测,接着将扰动观察法的电压扰动改进为响应速度更快的电流扰动。最后,通过短路电流估算法计算出自适应区间并钳位在这个区间进行小步长电流扰动,其跟踪速度较传统方法提升了将近二倍,稳态振荡大幅度减小。(2)针对传统的单片机、Buck电路损耗较大的问题,为了进一步提升系统的效率,设计了MSP430+SM72295方案控制的交错并联Buck主功率电路,实现了高效的DC-DC变换,最大效率达到了97%。(3)针对光照环境和负载功率的不确定性,设计了EG4318+UC3842方案对馈电的蓄电池进行三段式充电管理,实现了市电互补功能,增加了蓄电池的寿命。(4)为了使设备安全、稳定运行,采用串口转Wi Fi模块和安卓手机,通过云服务器的数据转发,实现了手机远程光伏发电监控功能。 【关键词】：光伏发电 MPPT 自适应区间扰动 市电互补 手机监控
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景及意义9-11
• 1.2 最大功率点跟踪的国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国内光伏MPPT研究现状11-12
• 1.2.2 国外光伏MPPT研究现状12-13
• 1.3 本文的主要研究工作及章节安排13-14
• 1.3.1 本文的主要研究工作13
• 1.3.2 本文的章节安排13-14
• 第二章 光伏电池的特性与MPPT算法14-22
• 2.1 光伏电池的模型和输出特性14-17
• 2.1.1 光伏电池的数学模型14-16
• 2.1.2 光伏电池的主要参数16
• 2.1.3 光伏电池的输出特性16-17
• 2.2 光伏电池特性和MPPT的关系17-19
• 2.2.1 最佳负载线17-18
• 2.2.2 恒电压法18-19
• 2.3 光伏电池输出的影响因素19-21
• 2.3.1 电池温度的影响19-20
• 2.3.2 光照强度的影响20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 自适应区间扰动MPPT算法的研究22-32
• 3.1 MPPT算法22-27
• 3.1.1 扰动观察法22-24
• 3.1.2 电导增量法24-27
• 3.1.3 短路电流比例法27
• 3.2 自适应区间扰动MPPT算法27-31
• 3.2.1 算法分析27-28
• 3.2.2 短路电流的估算28-29
• 3.2.3 算法设计29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 自适应区间扰动MPPT光伏发电系统的设计32-43
• 4.1 光伏控制系统的设计32-33
• 4.2 单片机及外围电路的设计33-35
• 4.3 降压主功率电路的设计35-36
• 4.4 市电充电电路的设计36-39
• 4.5 手机远程发电监控的设计39-42
• 4.6 本章小节42-43
• 第五章 自适应区间扰动MPPT光伏发电系统的实现43-50
• 5.1 实验平台的搭建43-45
• 5.2 自适应区间MPPT跟踪测试45-48
• 5.3 手机远程监控的测试48-49
• 5.4 本章小节49-50
• 第六章 总结与展望50-52
• 6.1 工作总结50
• 6.2 下一步工作的展望50-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文56-57
• 致谢57-58

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