光伏发电系统MPPT控制算法的研究

【摘要】：光伏发电是新能源利用和发展的一个非常重要的形式,但是光伏发电系统的效率不高,提高光伏发电系统的效率成了人们关注的问题。MPPT控制技术是研究光伏发电系统一个非常关键的技术,能使系统稳定工作在最大功率点处可以大大提高光伏发电系统的效率,本文对该技术进行了深入的研究。本文首先对光伏发电系统的各组成部分进行了介绍,分析了光伏电池的工作原理及其输出特性,进而给出了光伏电池的工程应用模型,利用Matlab软件建立了光伏阵列的仿真模型。研究了MPPT控制技术的工作原理,并对几种常规控制算法的原理进行了研究。其次,研究了光伏阵列局部阴影现象形成的原因,危害并找到了较好的解决办法。局部阴影条件下光伏阵列的P-V输出特性曲线由一条单峰曲线变成多峰曲线,常规的单峰寻优MPPT控制算法就会失效,需要有适用于全局寻优的MPPT控制算法。本文介绍了全局扫描法的工作原理与流程,其次根据粒子群优化算法有较优越的非线性寻优的特点,将粒子群优化算法运用到光伏发电系统MPPT控制技术上,并对其参数进行了优化设计。改进后的粒子群优化算法在多峰寻优的高效性和准确性这两方面都比较突出,使其具有更优越的多峰寻优能力。本文通过Matlab软件搭建了光伏发电系统仿真模型,并且设定了光照情况,开始的时候光照强度一致,然后突变为不一致。在此设定条件下,对本文介绍的控制算法进行仿真,通过对仿真结果的分析对比得出改进后的粒子群优化算法在两种光照强度情况下无论在追踪速度还是精确度方面都有较好的效果,这就降低了系统的能量浪费,提高了光伏发电系统的效率。 【关键词】：光伏发电系统 最大功率点跟踪 局部阴影 粒子群优化算法
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 绪论6-13
• 1.1 课题研究背景及其意义6-7
• 1.2 国内外发展现状7-11
• 1.2.1 光伏产业发展现状7-8
• 1.2.2MPPT控制技术发展现状8-11
• 1.3 本文的研究内容11-13
• 第二章 光伏发电系统13-21
• 2.1 光伏发电系统的组成及其分类13-14
• 2.2 光伏电池的工作原理及特性14-17
• 2.2.1 光伏电池的工作原理14-15
• 2.2.3 光伏电池的输出特性15-17
• 2.3 DC-DC变换器模型17-20
• 2.3.1 典型DC-DC变换电路17-19
• 2.3.2 DC-DC变换器的选择19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 光伏发电系统MPPT控制技术21-35
• 3.1 最大功率点跟踪控制的原理21-22
• 3.2 经典MPPT控制方法的介绍22-27
• 3.2.1 恒定电压法22-23
• 3.2.2 扰动观察法23-25
• 3.2.3 电导增量法25-27
• 3.3 光伏阵列的局部阴影问题27-33
• 3.3.1 局部阴影的形成与危害27-29
• 3.3.2 热斑效应及解决方法29-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 阴影条件下MPPT控制算法研究35-44
• 4.1 几种局部阴影条件下MPPT控制算法介绍36-37
• 4.2 全局扫描法37
• 4.3 粒子群优化算法及改进37-42
• 4.3.1 粒子群优化算法原理37-39
• 4.3.2 粒子群优化算法的流程设计39-40
• 4.3.3 粒子群算法的参数分析40
• 4.3.4 粒子群优化算法的改进40-42
• 4.4 粒子群优化算法MPPT参数设计42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 改进后粒子群优化算法的仿真与分析44-56
• 5.1 光伏发电系统建模44-45
• 5.1.1 光伏电池的模型搭建44
• 5.1.2 Boost变换电路仿真模型44-45
• 5.1.3 PWM触发脉冲电路45
• 5.2 常规MPPT控制算法的仿真与分析45-49
• 5.2.1 扰动观察法MPPT控制算法的仿真与分析46-48
• 5.2.2 电导增量法MPPT控制算法的仿真与分析48-49
• 5.3 局部阴影条件下MPPT控制算法的仿真与分析49-55
• 5.3.1 常规MPPT控制算法在局部阴影条件下的仿真与分析50-52
• 5.3.2 全局扫描法和粒子群优化算法在局部阴影条件下的仿真与分析52-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-63

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