局部阴影条件下光伏系统MPPT控制研究

【摘要】：在光伏发电系统中局部阴影遮挡和光照不均匀普遍存在，由局部阴影遮挡引起的光伏阵列失配和热斑现象不仅造成能量损失，而且带来安全和可靠性问题。同时局部阴影条件下光伏阵列的输出P-V曲线上有多个极值点，这给传统的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)算法带来了困难。目前解决光伏阵列失配现象的方法分为两个方面，一是寻求具有多极值寻优能力的最大功率点跟踪算法，另外就是改变光伏阵列的组成结构，通过分布式控制让每个光伏电池板都有MPPT功能独立跟踪最大功率点(Maximum Power Point, MPP)。 本文针对局部阴影条件下光伏模块的串联结构提出了一种新算法，定义为伪功率拟合法，它通过切换控制能实现局部阴影下的最大功率点跟踪。 通过对光伏阵列组成结构的分析，介绍了分布式MPPT的优缺点以及DC-DC变换器的选择，从等效阻抗匹配的角度分析了分布式控制采用Boost变换器时被阴影遮挡模块能跟踪到MPP的光强约束条件。 最后，应用Matlab/Simulink对伪功率拟合法和分布式MPPT进行仿真，验证了算法的可行性和理论分析的正确性；搭建了基于DSP数字控制的实验平台对伪功率拟合法进行实验验证，在局部阴影条件下通过与扫描法和传统方法等效阻抗匹配法相比较，验证了此方法的有效性。 【关键词】：局部阴影 最大功率点跟踪 光伏系统 分布式MPPT
【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
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 全局寻优的控制算法10-15
• 1.2.2 传统算法和新型拓扑结合15-16
• 1.3 课题的研究意义及研究内容16-18
• 1.3.1 课题研究意义16
• 1.3.2 课题研究内容16-18
• 第2章 光伏发电系统原理和应用问题18-30
• 2.1 光伏电池的基本原理和输出特性18-23
• 2.1.1 光伏电池的基本原理18-20
• 2.1.2 光伏电池的仿真20-22
• 2.1.3 光伏电池最大功率跟踪简介22-23
• 2.2 光伏发电系统分类和结构组成23-26
• 2.2.1 光伏发电系统的运行方式23-24
• 2.2.2 光伏发电系统的结构组成24-26
• 2.3 局部阴影等光伏阵列失配现象26-28
• 2.3.1 局部阴影形成的原因和危害26-27
• 2.3.2 热斑效应及解决的方法27-28
• 2.4 局部遮阴下光伏阵列的输出特性28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 伪功率拟合法和分布式 MPPT30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 伪功率拟合法30-35
• 3.2.1 伪功率拟合法概述30-31
• 3.2.2 伪功率拟合法的算法构成31-35
• 3.3 分布式 MPPT 控制35-43
• 3.3.1 分布式 MPPT 的特点35-37
• 3.3.2 DC-DC 变换器的拓扑选择37-38
• 3.3.3 DC 模块串并联连接的研究38-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 局部阴影条件下 MPPT 系统仿真44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 伪功率拟合法的系统仿真44-48
• 4.2.1 伪功率拟合法的系统构成44-45
• 4.2.2 伪功率拟合法的仿真验证45-48
• 4.3 分布式 MPPT 系统仿真48-55
• 4.3.1 带 DC 模块的光伏电池串联运行48-52
• 4.3.2 光伏模块串联支路并联运行52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 系统硬件设计和实验研究56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 变换器工作过程研究56-58
• 5.2.1 电路组成56
• 5.2.2 工作原理56-57
• 5.2.3 电路主要参量57-58
• 5.3 系统硬件设计58-61
• 5.3.1 主电路参数设计58-59
• 5.3.2 驱动电路和采样电路设计59-61
• 5.4 系统软件设计61-64
• 5.4.1 TMS320F28335 DSP 性能简介61-62
• 5.4.2 系统软件流程设计62-64
• 5.5 实验结果64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

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