基于ARM的光伏阵列最大功率跟踪系统的研究

【摘要】：能源是社会存在与进步的物质基础。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源,受到越来越多的重视。太阳能是当今能源的一个重要补充,长远来看它具备成为未来主能的潜力。本文以光伏发电技术中的核心问题最大功率跟踪(MPPT)作为研究对象,利用仿真和实验进行了系统深入地研究。 最大功率跟踪系统研究中的基本问题是光伏阵列的输出特性。详细研究光伏阵列输出特性,并运用Matlab/Simulink建立光伏阵列的仿真模型是整个最大功率跟踪系统研究的基础。另外,本文采用Boost变换电路匹配光伏阵列内阻的方法来实现光伏阵列的最大功率点跟踪,并建立了系统的仿真模型。 MPPT算法是这个控制系统的灵魂.本文运用Matlab/Simulink对常见的几种MPPT控制算法进行仿真,并对仿真结果进行分析与比较,提出了一种改进的控制算法即逐级逼近法。仿真结果的分析表明此算法具有良好的动态响应速度和稳定性,并具有快速适应环境变化的能力。 本文提出的最大功率跟踪系统的总体结构和控制方案,采用以微控制器LPC2210为核心搭建最大功率跟踪系统的硬件平台,通过实验来验证逐级逼近法的有效性。 【关键词】：最大功率跟踪(MPPT) Boost变换电路 逐级逼近法 LPC2210
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP368.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-16
• 1.1 世界能源消费现状13
• 1.2 能源与生态环境13-14
• 1.3 光伏发电的优缺点14
• 1.3.1 光伏发电的优点14
• 1.3.2 光伏发电的缺点14
• 1.4 光伏产业的发展状况14-15
• 1.4.1 国外光伏产业的发展状况14-15
• 1.4.2 中国光伏产业的发展状况15
• 1.5 课题主要研究内容15-16
• 第二章 光伏阵列建模16-25
• 2.1 光伏电池16-18
• 2.2 光伏阵列Simulink建模18-21
• 2.3 光伏阵列的M函数建模21-24
• 2.3.1 牛顿迭代法21
• 2.3.2 光伏阵列的M函数模型21-23
• 2.3.3 光伏阵列输出特性的研究23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 光伏阵列MPPT系统DC/DC变换器25-28
• 3.1 DC/DC变换电路简介25-26
• 3.2 最大功率跟踪系统的DC/DC变换电路26-27
• 3.2.1 Buck电路与Boost电路的比较26
• 3.2.2 Boost电路的工作原理26-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第四章 光伏阵列MPPT算法的研究28-46
• 4.1 光伏阵列的MPPT原理28
• 4.2 常见MPPT算法建模与比较28-38
• 4.2.1 电导增量法28-30
• 4.2.2 扰动观察法30-33
• 4.2.3 自适应变步长法33-34
• 4.2.4 模糊控制法34-38
• 4.3 基于黄金分割的夹逼—维算法的研究38-42
• 4.3.1 黄金分割法38-39
• 4.3.2 夹逼一维寻优法39-40
• 4.3.3 夹逼一维寻优法建模40-42
• 4.4 逐级逼近法42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 最大功率跟踪系统设计46-55
• 5.1 LPC2000系列微控制器介绍46-52
• 5.1.1 LPC2000系列微控制器概述46
• 5.1.2 LPC2000系列芯片的内部结构46-47
• 5.1.3 脉冲调制器(PWM)47-49
• 5.1.4 A/D转换器49-52
• 5.2 最大功率跟踪系统的采样电路52-54
• 5.2.1 霍尔传感器介绍52-53
• 5.2.2 直流电压采样电路设计53
• 5.2.3 直流电流采样电路设计53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第六章 实验结果与分析55-58
• 6.1 最大功率跟踪系统模型55
• 6.2 仿真结果与分析55-56
• 6.3 实验与结果分析56-58
• 第七章 总结与展望58-60
• 7.1 内容总结58
• 7.2 问题与展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间发表的论文63

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