光伏并网发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究

【摘要】： 随着社会经济的发展,对能源的需求越来越大,传统的化石能源面临枯竭的危机,并且在消耗过程中给环境带来了严重的污染。节约能源、保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件,作为可再生能源之一的太阳能以其取之不尽、用之不竭,清洁无污染等优点受到各国政府的重视。 目前光伏并网发电系统没有普及的主要原因是:效率低、成本高。为降低整个系统造价并提高对太阳能的利用率,对太阳能电池进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking)是最有效途径之一。目前,国内外跟踪太阳能电池的最大功率点的方法很多主要有恒定电压法、爬山法、电导增量法、模糊控制方法等。 本文结合太阳能电池输出特性的单峰性,将Buck-Boost实现的无损电阻应用于最大功率点控制系统中并提出一种新的改进控制方式,使其更适宜于太阳能电池的最大功率点跟踪。经仿真验证,应用本方法,系统在不同的光照强度及温度快速变化的条件下,均可有效地跟踪太阳能电池的最大功率点,不仅提高了效率,而且降低了传统方法中的不明干扰及错误判断。 本论文的具体内容如下: 第一章介绍论文的相关研究背景、选题意义以及论文的主要工作及创新点。 第二章分析太阳能电池的工作机理、建立太阳能电池的模型并且详细分析并网光伏发电系统的主要组成部分中需要注意的问题。 第三章结合太阳能电池的非线性特性总结现有的最大功率跟踪控制方法并找到无损电阻在MPPT应用的最佳切入点。 第四章对Buck-Boost变换器建立迭代映射方程,并将其实现的无损电阻应用于最大功率跟踪控制电路中,以提高太阳能电池的转换效率为出发点将以前的控制方法加以改进,详细分析其工作原理,并通过仿真验证。 第五章对本论文所做的工作进行总结,并对后续的研究工作进行展望。 【关键词】：太阳能电池 光伏并网发电系统 最大功率跟踪 无损电阻
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 论文的研究背景8-9
• 1.2 相关领域发展现状9-12
• 1.2.1 美国太阳能利用状况9-10
• 1.2.2 欧洲太阳能利用状况10
• 1.2.3 其它国家太阳能利用状况10-11
• 1.2.4 我国太阳能利用状况11-12
• 1.3 论文的选题意义12
• 1.4 论文的主要研究内容及创新点12-14
• 第二章 太阳能电池和光伏并网发电系统14-23
• 2.1 太阳能电池14-17
• 2.1.1 太阳能电池的种类及应用14-15
• 2.1.2 太阳能电池的工作原理15
• 2.1.3 太阳能电池的等效电路15-17
• 2.2 太阳能光伏发电系统17
• 2.3 太阳能光伏并网发电系统的组成17-22
• 2.3.1 太阳能电池18
• 2.3.2 光伏系统控制器18-19
• 2.3.3 光伏系统逆变器19-22
• 2.3.4 光伏系统平衡部分（连接部分）22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 最大功率点跟踪技术的研究23-39
• 3.1 太阳能电池的特征曲线23-24
• 3.2 最大功率点跟踪器的原理24-26
• 3.3 常用控制方法的比较26-38
• 3.3.1 恒电压法26-27
• 3.3.2 扰动观察（爬山）法27-29
• 3.3.3 电导增量法29-30
• 3.3.4 滞环比较法30-31
• 3.3.5 最优梯度法31-33
• 3.3.6 模糊控制方法33-36
• 3.3.6.1 模糊控制的基本原理33-34
• 3.3.6.2 最大功率跟踪的模糊控制34-36
• 3.3.7 TMPPT方法36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 基于无损电阻的最大功率点跟踪控制方法的研究39-58
• 4.1 引言39
• 4.2 最大功率跟踪的理论基础39-41
• 4.3 DC/DC直流变换器41-49
• 4.3.1 由Buck-Boost变换器实现的无损电阻41-45
• 4.3.2 电流反馈型Buck-Boost离散映射方程的建立45-49
• 4.3.2.1 变换器的工作状态分析及其状态方程的建立46-47
• 4.3.2.2 离散迭代映射方程的建立47-49
• 4.4 MPPT算法的实现49-55
• 4.4.1 电导增量法的基本原理49-51
• 4.4.2 自适应搜索算法51-55
• 4.5 仿真验证55-57
• 4.5.1 最大功率跟踪的电路实现55
• 4.5.2 仿真及分析55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 发表论文和科研情况说明64-65
• 致谢65

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