基于果蝇优化算法的多峰值光伏最大功率跟踪控制策略研究

【摘要】：在光伏发电系统实际工程应用中,光伏阵列的表面很容易出现局部遮挡现象。当光伏阵列处于局部阴影遮挡时,不同阴影遮挡方式下输出特性曲线规律不同,传统的跟踪方法容易陷入局部最大值,因此本文具体研究了光伏阵列在不同阴影遮挡情况下的最大功率点跟踪(MPPT)结果。本文对以下几个方面进行了重点研究。(1)通过分析光伏电池的物理工作原理,建立光伏阵列的数学模型和工程模型,在此基础上推导出适用于局部阴影下的数学模型。在Matlab/Simulink建立了光伏阵列仿真模型,得到不同遮挡模式下光伏阵列的U-I和U-P输出特性曲线,在此基础上总结了U-P多峰值曲线的分布规律,并提出光伏阵列在安装和设计时应该考虑的问题。(2)分析并对比了光伏阵列在不同情况的几种MPPT控制方法。本文详细地介绍了果蝇算法的原理、目前应用领域和算法步骤,在该算法基础上进行改进优化,经过测试函数验证,改进的果蝇优化算法寻优性能更好,全局收敛速度更快。(3)在Matlab/Simulink中搭建了5.5KW光伏发电系统模型,分析了在正常光照、不同局部遮挡模式情况下光伏阵列的输出峰值情况,釆用粒子群算法与改进的果蝇优化算法进行跟踪对比,验证了改进的果蝇优化算法具有良好的收敛性和准确性,得出了改进的果蝇算法能够有效地提高多峰值的光伏阵列输出功率结论。 【关键词】：光伏阵列 多峰值 光伏最大功率跟踪 Matlab/Simulink 改进的果蝇优化算法
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题的背景和意义10-12
• 1.1.1 选题的来源10
• 1.1.2 选题的背景和意义10-12
• 1.2 光伏发电系统研究现状12-19
• 1.2.1 光伏电池研究现状12-15
• 1.2.2 光伏阵列研究现状15-17
• 1.2.3 光伏最大功率跟踪方法的研究现状17-19
• 1.3 光伏发电技术存在的问题19
• 1.4 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 光伏发电系统原理研究21-33
• 2.1 光伏发电系统概述21-23
• 2.1.1 光伏发电系统原理21
• 2.1.2 光伏发电系统结构21-23
• 2.2 光伏电池的数学模型分析23-27
• 2.2.1 光伏电池等效模型23-26
• 2.2.2 光伏电池的工程模型26-27
• 2.3 光伏阵列数学模型研究27-32
• 2.3.1 正常光照下光伏阵列数学模型28-29
• 2.3.2 局部阴影下光伏阵列模型29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 局部阴影下光伏阵列输出特性曲线研究与仿真33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 正常光照下光伏阵列输出特性曲线研究33-36
• 3.2.1 不同温度情况下光伏组件特性曲线33-35
• 3.2.2 不同光照下光伏组件的输出特性曲线35
• 3.2.3 仿真分析35-36
• 3.3 阴影下光伏阵列输出特性曲线研究36-43
• 3.3.1 不同遮挡模式对光伏阵列影响36-42
• 3.3.2 旁路二极管数目影响42-43
• 3.4 光伏阵列优化设计43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 改进的果蝇优化算法在光伏MPPT工程中的应用45-71
• 4.1 光伏阵列最大功率跟踪基本原理45-46
• 4.2 光伏发电系统最大功率跟踪算法46-50
• 4.2.1 均匀光照下的最大功率跟踪算法46-49
• 4.2.2 局部阴影下光伏最大功率跟踪49-50
• 4.3 果蝇优化算法在光伏MPPT中应用及改进分析50-59
• 4.3.1 果蝇优化算法原理50-51
• 4.3.2 果蝇优化算法应用51-52
• 4.3.3 果蝇优化算法计算步骤52-53
• 4.3.4 果蝇优化算法的改进53-55
• 4.3.5 改进的果蝇算法收敛性分析55-56
• 4.3.6 改进的果蝇优化算法函数测试56-59
• 4.4 光伏发电系统结构建模59-63
• 4.4.1 光伏阵列建模59-60
• 4.4.2 DC-DC电路设计和分析60-62
• 4.4.3 PWM模块模型62-63
• 4.5 多峰值的光伏最大功率跟踪仿真研究63-69
• 4.5.1 改进的果蝇优化算法封装设计63
• 4.5.2 改进的果蝇优化算法与粒子群算法寻优比较63-69
• 4.6 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 全文总结71
• 5.2 研究展望71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79

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