光伏发电系统MPPT技术研究

【摘要】：本文主要针对部分阴影遮挡条件下光伏发电系统的MPPT技术进行研究,以光伏组件的输出特性分析与研究为基础,通过搭建光伏阵列的模型,对部分阴影遮挡条件下光伏阵列的输出特性进行了理论研究与机理分析。为了从根本上解决由部分阴影遮挡所导致的阵列输出功率大幅下降及多峰特性等问题,对比研究了集中式、组串式和组件式三种光伏发电系统的拓扑结构、MPPT控制策略及功率输出特性,得出了组件式光伏发电系统MPPT具有明显优势的结论。在组件式系统的MPPT技术方面,主要研究了双向Buck-Boost变换器和Sepic变换器。在对这两种拓扑的小信号模型分析的基础上,分别进行了电压电流双闭环的MPPT控制环路设计,提出了一种改进型滞环比较MPPT算法；针对双向Buck-Boost变换器,还提出了一种双载波的调制控制方法。利用Matlab及Psim搭建系统的模型,实现了任意外界条件下光伏阵列的最大功率输出,验证了双闭环MPPT控制策略及改进型滞环比较MPPT算法的有效性；最后在器件参数选择、调制方法、控制复杂程度及工作效率等方面对这两种组件式拓扑进行了对比分析。本文的主要创新点包含以下几点： ①基于对数学模型及简化模型的对比分析,提出了一种精确工程模型,它以数学模型为基准,对简化模型的补偿参数进行拟合修正,同时兼顾了精确度与复杂程度； ②提出了一种改进型滞环比较MPPT算法,不仅能有效解决振荡和误判问题,同时还能兼顾速度与精度,达到高效、准确实现最大功率点追踪的目的； ③提出了一种双载波的双向Buck-Boost变换器调制方法,能自适应地实现工作模式的切换,保证了任意外界条件下组件的最大功率输出； ④针对组件式MPPT的控制,提出了一种电压电流双闭环的控制策略,实现了状态变量的解耦控制,具有较好的鲁棒性、快速响应特性及较高的可靠性。 【关键词】：光伏阵列 部分阴影遮挡 多峰特性 集中式MPPT 分布式MPPT 小信号模型 双向Buck-Boost变换器 Sepic变换器
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 论文研究的背景及意义11-13
• 1.2 光伏发电系统中的MPPT技术概述13-17
• 1.2.1 光伏组件及光伏阵列输出特性研究现状14-15
• 1.2.2 MPPT算法研究现状15-17
• 1.3 MPPT算法的实现方式及其分析比较17-18
• 1.3.1 集中式MPPT技术17
• 1.3.2 分布式MPPT技术17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-21
• 2 部分阴影遮挡对光伏阵列输出特性的影响研究21-37
• 2.1 光伏电池的基本原理21-22
• 2.2 光伏组件的输出特性及仿真分析22-29
• 2.2.1 光伏组件的数学模型22-26
• 2.2.2 光伏组件的简化工程模型26-27
• 2.2.3 光伏组件的精确工程模型27-29
• 2.3 光伏阵列的输出特性及仿真分析29-36
• 2.3.1 均匀条件下光伏阵列的输出特性30-31
• 2.3.2 部分阴影条件下光伏阵列的输出特性31-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 MPPT控制算法研究37-49
• 3.1 改进型滞环比较MPPT控制算法研究37-40
• 3.1.1 基本原理37-38
• 3.1.2 仿真分析与验证38-40
• 3.2 多峰MPPT控制算法研究40-48
• 3.2.1 基于等功率曲线的全局扫测法41-43
• 3.2.2 基于等效面积的多峰MPPT算法43-46
• 3.2.3 仿真分析46-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 部分阴影遮挡条件下MPPT实现方式的对比研究49-59
• 4.1 集中式MPPT技术49-50
• 4.2 分布式MPPT技术50-53
• 4.2.1 组串式MPPT技术50-51
• 4.2.2 组件式MPPT技术51-53
• 4.3 发电量对比分析53-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 组件式MPPT技术研究59-89
• 5.1 组件式MPPT拓扑59-61
• 5.2 基于双向Buck-Boost变换器的微型DC/DC变流器研究61-75
• 5.2.1 工作特性分析62-65
• 5.2.2 MPPT控制策略研究65-71
• 5.2.3 系统建模与仿真分析71-75
• 5.3 基于Sepic变换器的微型DC/DC变流器研究75-86
• 5.3.1 工作特性分析及参数选择76-81
• 5.3.2 小信号模型分析及环路设计81-84
• 5.3.3 系统建模与仿真84-86
• 5.4 两种拓扑的对比86-87
• 5.5 本章小结87-89
• 6 总结与展望89-91
• 参考文献91-95
• 附录A95-97
• 附录B97-99
• 作者简历99-103
• 学位论文数据集103

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光伏阵列区域特性曲线拟合与预估算法研究    何英蕾;付青;李湘峰;陈淑华;

一种基于非反相Buck-Boost变换器光伏分布式MPPT的研究    吴春华;徐坤;黄建明;杨宇;许富强;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;周林;郭珂;刘强;代璐;黄勇;

光伏太阳能电池组件Matlab通用仿真模块    彭乐乐;孙以泽;孟婥;陈玉洁;

基于遮荫度模型的光伏阵列自适应重构系统    刘艳莉;庞志超;程泽;

大容量并网光伏电站技术综述    赵争鸣;雷一;贺凡波;鲁宗相;田琦;

部分遮蔽光伏发电系统模糊免疫MPPT控制    刘立群;王志新;张华强;

光伏/变流器直流模块化结构级联运行方案及优化控制    徐青山;卞海红;赵伟然;雪田和人;一柳胜宏;

遮阴影响下的光伏阵列结构研究    丁明;陈中;

部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究    王冰清;童亦斌;曾国宏;

光伏并网的控制策略与最大功率点跟踪的仿真分析    李志敏;甘家梁;徐翠琴;谈怀江;

Z-源逆变器直流链升压电路控制器的研究    丁新平;刘鉴;卢燕;张民;

光伏电池板在阴影影响下输出特性    胡义华;陈昊;徐瑞东;昝小舒;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

新型直流侧级联光伏逆变系统的研究与分析    胡志勇;MMansoor Khan;丁思奇;张秀彬;

光伏电源对配电网电压影响的逐时模拟    寇凤海;朱晓荣;段晓波;张建成;

局部阴影最大功率点MPPT算法研究    吕昌睿;李国杰;

一种新型耦合电感式双Boost光伏微逆变器拓扑分析    方宇;马旭东;

大规模间歇式能源发电并网集群协调控制框架    薛峰;常康;汪宁渤;

多项式拟合的光伏电池阵列模拟器研究与设计    张厚升;赵艳雷;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

安徽首座变电站光伏并网发电系统的研究与应用    谢红福;何鸣;张可;王晓;

太阳电池组件阴影遮挡问题实验研究    张臻;沈辉;朱家劲;蔡睿贤;

基于光储系统的分布式电源即插即用研究    郭明珠;田世明;王莹;

光伏电站与配电网谐波交互影响    谢宁;罗安;马伏军;陈燕东;帅智康;

光伏发电系统建模及其控制器参数的全局优化设计方法研究    谢亦丰;祝明华;熊连松;李琛;卓放;张海龙;

大容量并网光伏电站的建模研究    雷一;崔颖东;周勇;曹彬;谢渝春;蒋石强;

局部阴影条件下光伏阵列输出特性方程研究    傅望;罗时武;青志明;

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究    刘立群

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究    黄汉奇

矩阵变换器调制策略的研究    王汝田

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统中Z源逆变器的控制技术研究    陈艳

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

光伏发电并网系统的相关技术研究    赵杰

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

耦合电感倍压单元高增益变流器拓扑形成方法研究    赵一

风光互补发电系统中能量平衡控制研究    薛林

基于智能电网的光伏三相逆变并网控制策略研究    崔军飞

基于禁带宽度的独立式光伏发电智能能量管理系统的研究    邓栋

支持向量机回归算法预测局部遮阴光伏发电系统最大功率    赵丹

局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究    庞志超

独立光伏发电系统协调控制技术研究    刘旭圆

具有MPPT功能高效两相交错DC/DC变换器的研究    李延邦

光伏系统不均匀光照下最大功率点跟踪研究    雷蕾

数字电流滞环控制的Buck-Boost DC-DC变换器    强新娟

微网系统控制及能量管理策略研究    靳恒

太阳能电池检测系统基本原理    崔容强;王晨;

光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析    杨卫东;薛峰;徐泰山;方勇杰;李碧君;

基于嵌入式目标模块的太阳能LED照明控制系统研究    陈剑;赵争鸣;袁立强;

基于RT-LAB的光伏发电系统实时仿真    郑鹤玲;葛宝明;毕大强;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

基于支持向量机的局部阴影条件下光伏阵列建模    陈阿莲;冯丽娜;杜春水;张承慧;

同步Buck变换器的控制技术综述    陈亚爱;李卫海;周京华;

低电压大电流同步整流技术的现状及发展    王浩;谢运祥;张剑刚;

基于四管同步升降压变换器汽车适配器设计    刘松;

一种新型Buck-Boost变换器    高飞;蒋赢;赵小妹;潘俊民;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

建筑集成光伏系统的能量变换与控制技术研究    刘邦银

光伏发电并网与并联关键技术研究    余蜜

逆变器控制及其并联技术的研究    朱志杰

光伏电池特性研究    张利

光伏方阵失配现象研究    刘素梅

基于光伏并网的逆变器并联技术的研究    王博

一种适用于光伏发电系统的高增益Boost变换器    孙良伟;余运江;

光伏发电系统辅助电源设计    陈圣伦;金天均;顾亦磊;吕征宇;

基于Buck变换器的光伏发电系统MPPT控制    陈丽;王英健;

带有MPPT功能的光伏矩阵仿真模型    赵晶;

风光柴互补发电系统控制策略的研究    尹静;张庆范;刘畅;

基于PSIM的光伏矩阵MPPT通用模型的设计与应用    赵晶;

基于双向DC-DC变换器的光伏发电系统    薛林;姚国兴;

基于两象限DC/DC变换器的光伏发电系统    薛林;姚国兴;

小功率光伏并网逆变系统的研制    王环 ,金新民

DC-DC转换电路在光伏发电MPPT中的应用    杨帆;彭宏伟;胡为兵;

光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析    徐亮;翟庆志;王宁;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

一种提高DC-DC变换器动态响应快速性的新方案及仿真研究    马学军;岳秀梅;

三电平DC/DC变换器模糊控制器设计    潘庭龙;纪志成;

一种升压型脉冲跨周期调制DC/DC变换器的设计    常承志;付志红;苏向丰;

电力电子中的混沌现象及其应用研究    周宇飞;陈信怀;

ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器的分析    阮新波;严仰光;

聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析    黄维学;徐璞;

太阳能光伏发电系统在海上的应用    李涛

国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成    记者 任君

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

将太阳能电池板装进玻璃幕墙    黎方益 李之政 曾丁丁

太阳能光伏发电：何时点亮中国家庭    本报实习记者 范丽敏

太阳能：给奥运“增光添热”    赵永新

光伏产业在灿烂阳光下激情挥舞    本报记者　　李文绚　　陶俊

在荒漠地区发展光伏发电有作为    王艳明

绿色企业家的光荣与尴尬    王义伟

绿色能源为奥运增光添彩    任启平祝福艳 张一鸣 张丽娅

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

采用串联网侧变换器的双馈异步风力发电系统运行和控制策略研究    李辉

基于功率流分析与重构的直流变换器拓扑衍生理论和方法    吴红飞

高性能直流变换器系统稳定性问题研究    贾鹏宇

太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究    董密

LCL滤波的三相变换器并网关键技术研究    王颖杰

电压源型变换器在电力系统中的若干应用    杨嘉伟

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

分布式光伏发电系统光电单元的设计与研究    周立身

基于MPPT的离网光伏发电系统的设计    刘三山

蚁群并联光伏发电系统研究    姚利明

新型自适应步长控制的光伏发电系统MPPT研究    冯涛

安多100kWp独立运行光伏发电系统暂态稳定性分析    杨毅男

光伏发电系统MPPT控制算法研究    陈坤

光伏发电系统MPPT技术研究    王冰清

光伏发电系统中的MPPT技术    徐文学

基于TMS320F2812 DSP的太阳能独立光伏发电系统设计    孔晓丽