部分阴影情况下光伏系统MPPT控制研究

【摘要】：随着传统的化石能源日趋减少,环境污染日益严重,太阳能凭借其长久性、清洁性、普遍性、巨大性等优点慢慢成为了人类关注的一种新型能源。为了更高效率地利用太阳能发电,各国科研工作者对整个光伏发电系统进行的全面的研究,其中太阳能最大功率点的跟踪是当前研究的热点。本课题针对光伏阵列在部分阴影遮挡的环境下,对其进行研究,使之输出最大功率。本文首先介绍了本课题的研究背景、光伏发电现状以及光伏系统最大功率点跟踪技术的现状与不足;其次,分析独立光伏发电系统,主要分析了太阳能电池发电的原理、太阳能电池的数学模型以及阴影条件下产生热斑效应的解决办法,并在局部阴影条件下对太阳能电池进行建模和仿真;然后,介绍了太阳能最大功率点跟踪控制方法的原理以及几种传统的控制算法,分析了部分阴影的条件下传统算法难以准确地找到最大功率点。由此提出了一种回溯粒子群算法用于部分阴影情况下的最大功率点跟踪,而后对该算法进行了基准函数测试,得出该算法在寻优精度和收敛速度上均优于标准粒子群算法;最后在Matlab中搭建整个系统的仿真模型,将回溯粒子群算法应用到独立光伏系统最大功率点跟踪问题上,结果验证其追踪速度快、控制精度高、输出功率稳定,是一个优质的提高独立光伏系统输出效率的控制算法。 【关键词】：独立光伏发电系统 部分阴影 最大功率点跟踪 回溯粒子群算法
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 光伏发电的现状9-10
• 1.3 光伏发电技术10-11
• 1.4 光伏发电的问题及解决方法11
• 1.5 光伏发电MPPT技术研究现状11-13
• 1.6 本文的研究内容和主要工作13-14
• 第二章 独立光伏发电系统的分析14-30
• 2.1 独立光伏发电系统的组成14-15
• 2.2 光伏阵列的特性15-22
• 2.3 局部阴影对光伏阵列的影响22-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 光伏发电系统最大功率点跟踪30-44
• 3.1 光伏电池MPPT算法原理30-31
• 3.2 光伏阵列MPPT控制方法31-36
• 3.3 BOOST电路控制光伏MPPT36-39
• 3.4 BOOST变换器参数设计39-41
• 3.5 阴影下的最大功率点跟踪方法41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 粒子群算法的研究与改进44-56
• 4.1 粒子群算法基本理论44-45
• 4.2 粒子群算法基本流程45-46
• 4.3 粒子群算法的参数设置46-47
• 4.4 粒子群算法优缺点47-48
• 4.5 回溯粒子群算法48-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 回溯粒子群算法实现阴影下的MPPT56-66
• 5.1 算法设计流程56-57
• 5.2 系统的建模仿真57-64
• 5.3 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-72
• 附录A 攻读学位期间参与的科研项目72

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