基于Boost电路的MPPT光伏发电系统研究

【摘要】：化石能源日趋枯竭,核能发展受限,能源问题愈来愈成为全人类所不可避免的一个严峻挑战。光伏发电技术是太阳能利用的主要形式。基于提高太阳能转换效率的最大功率点跟踪(Maximum power point tracking,简称MPPT)的提出与应用为光伏发电系统的优化利用提供了坚实的基础。 本文针对MPPT技术开展了细致的工作计划,完成了以MPPT控制器为核心的光伏发电系统设计和仿真,较好地解决了能量转换低下的问题。 首先,总体介绍了光伏发电系统。其次,阐述了光伏发电系统基本原理。然后就MPPT控制器的实现部分-——DC/DC变换电路,阐述了电路CCM工作模式,利用两种方法对Buck和Boost电路进行了建模和仿真分析。Boost电路设计简便、可升压,且能够保证一直工作于CCM下,具有更实用的特点。更进一步地,说明了传统MPPT算法的实现原理和控制流程,仿真研究表明改进型变步长扰动观察法在光强变化时具有较好的跟踪控制性能,但是温度变化时跟踪效果差。针对传统算改进型扰动观察发法不能很好地响应环境的变化同时存在严重振荡,偏差较大的情况,提出一种人工智能控制方法——模糊控制法,进行系统分析,模糊控制规则确定以及FIS编辑器参数设置等,完成了系统的设计。 最后搭建出光伏发电MPPT人工智能控制系统的仿真模型,设置相关参数。通过仿真结果的比较和分析验证了模糊控制法的有效性和可行性。 【关键词】：光伏发电系统 DC/DC变换器 MPPT 变步长P&O 模糊控制
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外光伏发电现状及发展策略10-12
• 1.2.1 国内外光伏产业现状10-11
• 1.2.2 光伏产业发展策略11-12
• 1.3 MPPT光伏发电系统介绍12-15
• 1.3.1 光伏发电系统基本组成12-13
• 1.3.2 光伏发电系统分类及应用13-15
• 1.4 MPPT概述和分类15-17
• 1.4.1 MPPT技术定义15-16
• 1.4.2 MPPT技术之算法分类16-17
• 1.5 本文所做的主要工作17-19
• 第2章 MPPT光伏发电基本原理19-29
• 2.1 光伏电池及其工作原理19-25
• 2.1.1 硅系光伏电池19-20
• 2.1.2 光伏电池工作原理20-21
• 2.1.3 光伏电池等效电路与输出特性21-25
• 2.225-27
• 2.2.2 DC/DC变换器实现原理25-27
• 2.3 MPPT技术原理27-28
• 2.3.1 最大功率点定义27
• 2.3.2 MPPT控制原理27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 MPPT控制器实现电路29-45
• 3.1 Buck电路分析29-35
• 3.1.1 工作特性及参数设置29-32
• 3.1.2 Buck chopper的Matlab\Simulink电路仿真32-34
• 3.1.3 基于状态空间平均法的Buck电路建模34-35
• 3.2 Boost电路分析35-43
• 3.2.1 工作特性及参数设置35-39
• 3.2.2 Boost chopper的Matlab\Simulink电路仿真39-41
• 3.2.3 基于状态空间平均法的Boost电路建模41-43
• 3.3 MPPT光伏发电系统DC/DC变换器选择43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 MPPT传统算法研究分析45-54
• 4.1 MPPT控制算法45-49
• 4.1.1 恒压控制法45-46
• 4.1.2 扰动观察法46-48
• 4.1.3 改进型扰动观察法48-49
• 4.2 改进型扰动观察法的仿真研究49-53
• 4.2.1 光伏电池的Matlab\Simulink建模49-50
• 4.2.2 改进型扰动观察法的Matlab\Simulink仿真实现与分析50-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 MPPT光伏发电人工智能控制系统设计54-66
• 5.1 模糊控制系统54-55
• 5.2 MPPT的模糊控制器设计55-60
• 5.3 模糊控制法仿真研究60-64
• 5.4 改进型扰动观察法与模糊控制法的比较研究与分析64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果74

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