局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化

【摘要】：随着全球范围内的能源危机和环境问题日益严重,新能源的研究与应用受到世界各国的广泛关注。太阳能以其分布广泛、储量巨大、清洁环保等优点得到广泛应用。光伏阵列是整个光伏系统的能量源泉,为使整个系统高效运行,首先必须了解光伏阵列的电气特性。在实际应用中光伏阵列经常处在局部阴影中,而光伏组件的供应商只提供标准测试条件下的电气特性,为全面了解光伏阵列在局部阴影条件下功率输出与伏安特性曲线的变化,为最大功率点的跟踪和逆变器的高效运行提供依据,建立局部阴影条件下光伏阵列的模型是非常重要的。传统的光伏阵列的串并联结构是固定的,当阴影发生时,阵列中的光伏组件会互相影响,导致光伏阵列的输出功率减少。为减小阴影的影响,使光伏阵列根据自身的工作状态实时自动调整其连接方式,即动态组态优化,是提高光伏阵列输出功率的重要方法。 本文针对局部阴影下光伏阵列的模型和组态优化控制策略进行了研究,主要工作如下： (1)详细分析了光伏电池的工作原理和热斑产生的原理；运用专业仿真软件PV System分别仿真了光伏阵列的外特性和旁路二极管的数量对光伏组件最大输出功率的影响；运用MATLAB仿真软件建立了局部阴影条件下光伏阵列的模型；通过上述仿真得出了光伏阵列的伏安特性和最大输出功率在太阳辐射强度、温度、阴影和旁路二极管的数目等外部因素作用下的变化,最后总结了局部阴影条件下提高光伏阵列最大输出功率的方法。 (2)对现有的光伏阵列的建模方法进行详细的对比分析；通过搭建实验平台,采集样本数据,在分别用交叉验证法和遗传算法对参数寻优的基础上,运用支持向量机对局部阴影条件下的光伏阵列进行建模,并与RBF神经网络建模进行了对比,通过对比发现,基于支持向量机所建的模型精度较高,但是运算时间较长。 (3)对现有的各种光伏阵列组态优化控制策略的原理进行了详细对比分析,并总结了各种控制策略的异同和优缺点,在此基础上提出了在光伏阵列的组态优化控制策略中应注意的几个问题；基于光强均衡原理进行MATLAB仿真,得出光伏阵列TCT结构时,每行组件光强的总和与光伏阵列最大输出功率之间的关系。 (4)设计了包括开关矩阵、检测电路、信号调理电路和驱动电路的组态优化控制系统硬件平台；并基于DSP的CCS集成开发环境进行了相关组态优化控制策略的软件程序设计；总结了在编程设计中遇到问题及解决方法和CCS编程中应注意的问题；通过搭建的硬件和软件平台,验证了该组态优化算法的可行性；并对基于模型预测控制的光伏阵列组态优化方法的平台设计进行了构思。 【关键词】：局部阴影 光伏阵列 建模 支持向量机 组态优化
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 符号说明11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题的研究背景与意义12-13
• 1.2 课题的研究现状13-15
• 1.3 课题的主要研究内容15-17
• 第二章 光伏阵列的工作原理及MATLAB仿真17-30
• 2.1 太阳能电池的工作原理17-19
• 2.1.1 半导体的内光电效应与光生伏特效应17-18
• 2.1.2 太阳能电池的材料和发展18-19
• 2.2 局部阴影下光伏阵列的MATLAB仿真19-23
• 2.2.1 太阳能电池的等效电路及外特性19-21
• 2.2.2 局部阴影条件下光伏阵列的MATLAB仿真21-23
• 2.3 光伏阵列的热斑效应23-25
• 2.4 旁路二极管的数目对光伏模组输出最大功率的的影响25-28
• 2.5 局部阴影下提高光伏阵列最大输出功率的方法28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 基于支持向量机的光伏阵列的建模30-42
• 3.1 光伏阵列建模方法的综述30-31
• 3.2 支持向量机回归理论推导31-35
• 3.3 基于支持向量机建立局部阴影下光伏阵列的模型35-41
• 3.3.1 实验平台的搭建35-37
• 3.3.2 建模步骤37-38
• 3.3.3 参数C和σ的选择的方法38-40
• 3.3.4 实验结果分析40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 光伏阵列动态组态优化的研究42-53
• 4.1 局部阴影对光伏阵列最大输出功率的影响42-43
• 4.2 光伏阵列的组态优化控制策略43-49
• 4.2.1 光伏阵列的组态方式43
• 4.2.2 基于电池元局部补偿思想的控制策略43-46
• 4.2.3 基于全部重组思想的控制策略46-48
• 4.2.4 基于分段调整的控制策略48-49
• 4.2.5 基于模型预测控制的控制策略49
• 4.3 基于光强均衡算法MATLAB仿真49-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 光伏阵列动态组态优化系统的设计53-75
• 5.1 系统的总体设计53-54
• 5.2 系统硬件平台的设计54-61
• 5.2.1 控制芯片及其外围电路的设计54-56
• 5.2.2 开关矩阵的设计56-58
• 5.2.3 驱动电路的设计58-59
• 5.2.4 采样电路和调理电路的设计59-61
• 5.3 系统控制算法的设计61-65
• 5.3.1 DSP软件开发环境简介61
• 5.3.2 主程序工作流程设计61-62
• 5.3.3 中断服务程序的设计62-64
• 5.3.4 TMS320F2812编程注意事项64-65
• 5.4 实验结果分析65-72
• 5.4.1 局部阴影对输出特性的影响65-69
• 5.4.2 动态组态优化的实验结果69-72
• 5.5 基于模型预测控制的光伏阵列动态组态优化控制的构想72-74
• 5.6 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 参考文献77-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目83-84
• 学位论文评阅及答辩情况表84

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

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

基于遗传优化的支持向量机小时负荷滚动预测    牛东晓;刘达;陈广娟;冯义;

基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计    陈昌松;段善旭;殷进军;

考虑随机阴影影响的光伏阵列失配运行特性    卞海红;徐青山;高山;雪田和人;一柳胜宏;

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;

支持向量机训练和实现算法综述    王晓丹,王积勤

基于一种改进的BP神经网络光伏电池建模    李炜;朱新坚;曹广益;

基于组态优化的光伏阵列最大输出功率控制    岑长岸;张淼;

基于MATLAB/Simulink的光伏电池建模与仿真    吴海涛;孔娟;夏东伟;

基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析    周德佳;赵争鸣;吴理博;袁立强;孙晓瑛;

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

基于支持向量机的非线性预测控制研究    杜鹃

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究    陈如亮

基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究    岑长岸

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

太阳能光伏模块电气特性的数学建模与仿真    戴训江;晁勤;

中低温地热发电系统的研究与应用    骆超;马伟斌;龚宇烈;

The Projection Adaptive Natural Gradient online Algorithm for SVM    

灰熔点预测建模研究    王春林;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

Adaptive Control of Nonlinear System based on SVM online Algorithm    

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

光伏发电预测技术的应用    王增新;苏适;田沛;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

中低温地热发电系统的应用    曲勇;骆超;龚宇烈;

半监督支持向量机学习算法研究    赵莹

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

城市能源战略储备系统研究    秦青林

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

有限精度权值神经网络优化的研究与应用    包健

核学习算法与集成方法研究    甘良志

基于机器学习方法的高光谱影像分类研究    杨国鹏

钢板磁悬浮系统控制    李奇南

非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究    黄丽霞

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

基于SVM的多类文本分类研究    李金华

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现    徐强

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

数据挖掘在校园卡消费行为分析中的研究与应用    王德才

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究    马稳

国际可再生能源最新动态    钱伯章;

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究    雷元超,陈春根,沈骏,黄跃杰,陈国呈

并网光伏系统最大功率点跟踪控制的一种改进措施及其仿真和实验研究    杨海柱;金新民;

非对称模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用    张超,何湘宁

基于遗传优化的支持向量机小时负荷滚动预测    牛东晓;刘达;陈广娟;冯义;

基于支持向量机的开关磁阻电机转子位置估计    夏长亮;贺子鸣;周亚娜;谢细明;

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略    廖志凌;阮新波;

基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计    陈昌松;段善旭;殷进军;

复杂系统预测控制算法及其应用研究    张智焕

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

单级式并网型光伏发电系统用逆变器的研究    焦在强

单相光伏并网逆变器的研制    张凌

基于独立光伏组件并网逆变器（ac module）的研究    周小义

光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究    陈如亮

光伏电池特性研究    张利

光伏方阵失配现象研究    刘素梅

智能光伏组件的研究与应用    李金刚

通用变频器中光伏水泵应用模块的实现    孙艳霞;丁明;苏建徽;

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;

太阳能光伏阵列模拟器设计与实验研究    赵永强;侯红玲;

秦皇岛阿尔法太阳能动力有限公司    闫铁柱

跟踪式光伏发电系统研究    窦伟;许洪华;李晶;

基于组态优化的光伏阵列最大输出功率控制    岑长岸;张淼;

基于模糊控制的光伏阵列MPPT仿真    戴晨骏;王宏华;

并网光伏发电系统数学模型研究与分析    徐维;

光伏发电技术系列讲座(1) 光伏发电原理及发展现状    王宏华;

基于红外图像的太阳能光伏阵列故障分析    王培珍;郑诗程;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

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;

基于动态电容充电的光伏阵列Ⅰ-Ⅴ测试仪    张国荣;瞿晓丽;苏建徽;刘宁;董康;

三相光伏并网发电系统的动态仿真    陶晓峰;吴红斌;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较    谢标锴;沈辉;朱薇桦;

基于MATLAB/Simulink的风/光复合发电系统的稳态建模与仿真    阮睿;井天军;杨明皓;

直流分布式发电系统能量优化控制研究    孙孝峰;廉志珍;王宝诚;李昕;王立乔;

基于ARM与GSM短信息的太阳能光伏发电数据采集系统    宗桂林;茆美芹;

太阳能光伏建筑一体化设计与施工概述    罗尧治;吴成万;周南;徐东升;林建杰;叶幸超;

黄南首座风光互补发电系统建成投运    记者 星子

安徽合肥在楼顶建“光伏电站”    驻安徽记者查健 特约记者刘莉莉

山东省博物馆建大型单体太阳能屋顶    王贺

敦煌将建中国最大光伏发电场    吴红艳 张耀

浙江义乌建成国内最大屋顶太阳能光伏发电站    刘杰

新能源板块现生机 我电力结构或加快调整    陈元新　宋文华 陈栋栋

光伏建筑一体化太阳能屋面技术浅析    中国建筑材料科学研究院苏州防水研究院 朱志远

过度依赖国外市场 中国光伏优势未显    实习记者 孟凡君

又一座10兆瓦光伏电站落户桑日县    记者 马静

桑日县又一10兆瓦光伏电站开工    潘宏军　刘曙光

光伏阵列及并网逆变器关键技术研究    吴小进

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

户用光伏建筑一体化发电系统及太阳能半导体照明技术研究    陈维

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

微电网多参数特性分析及其测控方法研究    朱艳萍

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究    史君海

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

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

基于复合信息融合技术的光伏阵列故障诊断研究    钟丹

局部阴影下光伏阵列的建模与动态组态优化    冯丽娜

一种光伏阵列故障诊断与定位方法的研究    徐勇

光伏阵列故障检测方法的研究    李兵峰

数字式光伏阵列模拟器研究    傅望

光伏阵列模拟器的设计    韩雄

太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析    唐佳能

基于ARM的光伏阵列最大功率跟踪系统的研究    刘伟

基于组态优化的光伏阵列控制技术的研究    岑长岸