光伏系统MPPT功率匹配法的研究

【摘要】：为了应对能源危机和环境污染，光伏发电系统成为国内外的研究热点。为了提高光伏系统能量利用率，一种跟踪速度快，跟踪精度高，适用于各种环境的最大功率追踪技术成为各国研究者不断追求的目标。本文从能量流动建立动态平衡的角度出发，在阻抗匹配法的基础上延伸出一种新的最大功率追踪方法——功率匹配法。 本文首先论述了这种方法的工作原理，分析了功率匹配偏差的意义和功率匹配法的可行性，简述了功率匹配法与阻抗匹配法的区别与联系。在此基础上，详细地分析了功率匹配法的控制特点，并结合此特点给出算法控制流程图。 其次，在建立Boost变换器输入电压和输入电流对占空比的传递函数后，利用拉氏变换的性质，建立了动态等效外功率增量对占空比的传递函数，仿真验证了所建模型的有效性。在此基础上给出了PI调节器参数的设计公式。在建立光伏电池的仿真模型后，对功率匹配法与扰动观察法、电导增量法、阻抗匹配法在跟踪速度、跟踪精度、光照突变、负载突变、轻载、重载及带容性负载下的跟踪性能做了全面的仿真对比，概括了功率匹配法的优缺点。 最后采用设计的Boost变换器对四块串联的光伏电池做跟踪实验。实验对比了四种最大功率追踪算法在启动跟踪、负载突变时以及光照突变时的跟踪性能，验证了这种算法的可行性。证明了所提功率匹配法是一种相对较理想的跟踪方法，提高了光伏系统能量的利用率。 【关键词】：功率匹配 MPPT 光伏系统 偏差调节 PI控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 光伏发电最大功率点跟踪技术研究综述11-19
• 1.2.1 光伏电池最大功率点跟踪原理11-12
• 1.2.2 光伏发电 MPPT 方法综述12-18
• 1.2.3 光伏发电 MPPT 方法的发展18-19
• 1.3 课题的研究意义及研究内容19-21
• 1.3.1 课题研究意义19
• 1.3.2 课题研究内容19-21
• 第2章 功率匹配法概论21-30
• 2.1 光伏电池的输出特性及仿真21-25
• 2.1.1 光伏电池输出特性21-22
• 2.1.2 光伏电池的工程数学模型22-23
• 2.1.3 光伏电池的仿真23-25
• 2.2 功率匹配法原理分析25-29
• 2.2.1 功率偏差的意义25
• 2.2.2 功率匹配法与阻抗匹配法的联系25-28
• 2.2.3 功率匹配法的特点28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 功率匹配法控制实现与仿真分析30-53
• 3.1 功率匹配法控制方式30-35
• 3.2 功率匹配法控制器设计35-47
• 3.2.1 功率偏差建模35-39
• 3.2.2 PI 调节器参数设计39-47
• 3.3 功率匹配法仿真分析47-52
• 3.3.1 仿真设置47-48
• 3.3.2 功率匹配法与其他算法对比仿真48-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 功率匹配法软硬件设计53-61
• 4.1 变换器设计53-55
• 4.1.1 电路工作原理53
• 4.1.2 电路主要参量关系53-55
• 4.2 系统硬件设计55-58
• 4.2.1 主电路参数设计55-56
• 4.2.2 驱动电路和采样电路设计56-58
• 4.3 系统软件设计58-60
• 4.3.1 TMS320F28335 DSP 性能简介58-59
• 4.3.2 系统软件流程设计59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 系统实验分析61-71
• 5.1 实验分析61-69
• 5.1.1 实验条件61
• 5.1.2 启动跟踪实验对比61-64
• 5.1.3 负载突变跟踪实验对比64-66
• 5.1.4 光照突变跟踪实验对比66-68
• 5.1.5 采用比例控制的功率匹配法实验对比68-69
• 5.2 实验数据分析69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

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