太阳能光伏发电系统的研究

【摘要】：能源犹如人体的血液。随着人类生活水平的提高,人们对能源的需求也日益提高。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视,而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池(组)构成。其中,太阳能控制器是光伏发电系统的核心部分,本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,从建模仿真方面对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究,提出了一种新的最大功率点跟踪方法。 首先,概述了太阳能光伏发电系统的组成,介绍了目前我国太阳能光伏发电技术的应用,并根据不同场合的需要,对太阳能光伏发电系统进行了分类。 其次,分析了太阳能电池板的工作原理,利用MATLAB仿真软件对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。仿真结果证明了太阳能电池的非线性。 再次,通过比较三种常用的DC/DC变换器的工作原理,提出利用BOOST型DC/DC变换器实现转换,对参数进行分析后建立了BOOST型DC/DC变换器的仿真模型。 最后,分析了最大功率点跟踪原理,比较了几种常用的最大功率点跟踪方法,并在此基础上提出了一种新的扰动观察法,仿真结果表明了此方法的可行性。 【关键词】：太阳能光伏发电 Boost型DC/DC变换器 MATLAB仿真 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章.绪论6-14
• 1.1.课题背景6-9
• 1.1.1.能源危机及环境污染问题6-7
• 1.1.2.太阳能的开发和利用7-9
• 1.2.太阳能光伏发电产业的广阔前景9-11
• 1.2.1.国外光伏发电产业的发展9-10
• 1.2.2.我国光伏发电产业的发展10-11
• 1.2.3.并网发电成为光伏发电的发展趋势11
• 1.3.本文主要研究的内容11-14
• 第二章.太阳能光伏发电系统概述14-20
• 2.1.太阳能光伏发电系统的组成14
• 2.2.太阳能光伏发电系统的分类14-16
• 2.2.1.独立供电的光伏发电系统14-15
• 2.2.2.并网光伏发电系统15-16
• 2.2.3.混合型光伏发电系统16
• 2.3.太阳能光伏发电系统的应用16-20
• 2.3.1.户用光伏发电系统、小型光伏电站17-18
• 2.3.2.屋顶光伏发电系统18
• 2.3.3.大型并网光伏发电系统18-20
• 第三章.太阳能光伏电池的建模与仿真20-32
• 3.1.太阳能光伏电池的原理20-21
• 3.2.太阳能光伏电池的分类21-22
• 3.2.1.单晶硅太阳能光伏电池21-22
• 3.2.2.非晶硅薄膜太阳能光伏电池22
• 3.2.3.多晶硅薄膜太阳能光伏电池22
• 3.3 太阳能光伏电池的特性22-25
• 3.3.1.太阳能光伏电池数学模型22-24
• 3.3.2.太阳能光伏电池的输出特性24-25
• 3.4.太阳能光伏电池的建模与仿真25-32
• 3.4.1.MATLAB／SIMUlink的简介25-27
• 3.4.2.太阳能光伏电池的建模27-28
• 3.4.3.太阳能光伏电池的仿真结果分析28-32
• 第四章.DC／DC变换器的设计32-40
• 4.1.典型的DC／DC变换电路32-34
• 4.1.1.降压式变换器(Buck Converter)32-33
• 4.1.2.升压式变换器(Boost Converter)33
• 4.1.3.升降压式变换器(Buck-Boost Converter)33-34
• 4.2.升压变换器(Boost Converter)的工作原理34-35
• 4.3.升压变换电路中参数的设计35-37
• 4.3.1.储能电感L的选择35-36
• 4.3.2.滤波电容C的选择36-37
• 4.4.升压变换器(Boost Converter)的仿真37-38
• 4.5.光伏发电系统中DC／DC变换器功能的实现38-40
• 第五章.最大功率点跟踪研究40-52
• 5.1.最大功率点跟踪的原理40-41
• 5.2.最大功率点跟踪的研究进展41-42
• 5.2.1.MPPT在电力电子技术应用方面的研究进展41
• 5.2.2.MPPT在控制理论方面的研究进展41-42
• 5.3.几种最大功率点跟踪方法的比较42-46
• 5.3.1.定电压跟踪法(Constant Voltage Tracking，CVT)42-43
• 5.3.2.扰动观察法(Perturb-and-observe，PAO)43-44
• 5.3.3.电导增量法(Incremental Conductance Algorithm，ICA)44-45
• 5.3.4.功率回授法45-46
• 5.4.基于改变DC／DC变换器开关频率的扰动观察法46-52
• 5.4.1.基于扰动开关频率的MPPT控制原理46-49
• 5.4.2.基于扰动开关频率的MPPT仿真49-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读学位期间的研究成果56-57
• 致谢57-58
• 学位论文独创性声明、学位论文知识产权权属声明58

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