基于模糊控制Boost变换器的光伏发电研究

【摘要】：太阳能光伏发电技术及产业不仅是现代世界能源的重要供应，同时也具有很大的开发潜力，能够成为未来的主要能源来源。本文以太阳能发电系统作为研究对象，以最大限度地利用太阳能发电的能源效率为主要目标，进行光伏发电系统的综合控制研究，其中包括最大功率跟踪控制和升压变换电路等理论与仿真研究。 首先，对研究太阳能光伏发电的意义、国内外发展现状以及其广阔的发展前景进行了综述，并且给出本课题的主要研究内容。 其次，在基于太阳能光伏技术的基础之上，简要阐述了光伏发电系统的构成和太阳能光伏发电系统的种类，给出几种典型的光伏发电类型结构框图并简要介绍了光伏发电系统的几种应用。 再次，介绍了太阳能光伏电池的各种分类（单晶硅的太阳能光伏电池，非晶硅薄膜太阳能光伏电池，多晶硅薄膜太阳能光伏电池），太阳能光伏发电原理以及光伏电池的数学模型和其特性，在光伏阵列的输出特性方程基础上，用MATLAB/SIMUlink搭建了太阳能光伏阵列仿真模型，并且实现了光伏阵列输出特性曲线仿真，克服了传统光伏阵列模型中过程复杂的缺点，更好地为实现指导理论研究、系统仿真和系统设计提供了基础保证。 最后，阐述了光伏发电系统最大功率点跟踪的原理，在分析比较了目前常用的几种最大功率跟踪方法（恒定电压法，扰动观测法，电导增量法）的基础上，基于模糊控制的Boost变换器的光伏发电系统控制，在数字仿真软件MATLAB/SIMUlink环境下对其进行建模仿真实验，由仿真结果可知，当辐照度和太阳能电池温度变化时，该方法均能实现光伏组件的最大功率点跟踪。 【关键词】：太阳能 光伏阵列 MPPT Boost 模糊控制
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TP273.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景8-12
• 1.2 目前国内外太阳能光伏发电的前景12
• 1.3 课题主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 光伏发电系统简介14-18
• 2.1 光伏发电系统的主要组成部分14-15
• 2.2 太阳能光伏发电系统的分类15-17
• 2.2.1 独立光伏发电系统15-16
• 2.2.2 并网光伏发电系统16-17
• 2.2.3 混合型光伏发电系统17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 太阳能光伏电池与光伏阵列18-34
• 3.1 太阳能光伏电池的分类18-19
• 3.1.1 单晶硅太阳能光伏电池18
• 3.1.2 非晶硅薄膜光伏发电电池18-19
• 3.1.3 多晶硅薄膜太阳能光伏电池19
• 3.2 太阳能光伏发电原理19-20
• 3.3 光伏电池的数学模型及其特性20-26
• 3.3.1 光伏电池的光谱响应20
• 3.3.2 光伏电池的温度效应20-21
• 3.3.3 光伏电池的辐照效应21
• 3.3.4 光伏电池的特性21-23
• 3.3.5 光伏电池的等效电路23-26
• 3.4 光伏电池模块仿真模型26-30
• 3.4.1 光生电流子模块26-27
• 3.4.2 反向饱和电流子模块27-28
• 3.4.3 光伏阵列仿真模块28-30
• 3.5 光伏发电阵列输出特性曲线仿真30-33
• 3.6 本章小结33-34
• 第四章 基于模糊控制的光伏系统最大功率点跟踪的研究34-52
• 4.1 光伏发电系统最大功率点跟踪的原理34-35
• 4.2 最大功率点跟踪基本方法35-39
• 4.2.1 恒定电压法35-36
• 4.2.2 扰动观察法36-37
• 4.2.3 电导增量法37-39
• 4.3 基于 Boost 变换器的电导增量法 MPPT 实现39-43
• 4.3.1 Boost 变换器的原理分析39-41
• 4.3.2 Boost 电路建模与仿真41-42
• 4.3.3 基于 Boost 变换器的电导增量法建模42-43
• 4.4 基于模糊控制 Boost 变换器的电导增量法 MPPT 研究43-51
• 4.4.1 模糊控制优点43-44
• 4.4.2 模糊控制 Boost 原理44-45
• 4.4.3 模糊控制器的 MATLAB 分析45
• 4.4.4 确定模糊控制器中的输入量、输出量45
• 4.4.5 确定输入量及输出量的模糊子集及论域45-46
• 4.4.6 系统隶属度函数的确定46-47
• 4.4.7 系统模糊关系确定47-49
• 4.4.8 模糊控制的电导增量法仿真和结果分析49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 5.1 总结52-53
• 5.2 展望53-54
• 参考文献54-56
• 攻读学位期间取得的研究成果56-57
• 致谢57

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