光伏组件局部阴影下热斑诊断及优化控制

【摘要】：本文以局部阴影下的光伏组件为研究对象，主要研究内容包括：局部阴影下光伏组件数学建模，局部阴影下不同旁路二极管结构光伏组件输出特性，光伏组件热斑检测方法及基于模糊控制的光伏组件故障诊断和优化控制。 本文首先对光伏电池的数学模型与输出特性进行了分析，针对遮挡情况的复杂性，建立了一种可模拟大部分遮挡情况下光伏组件输出特性的数学模型与传统方法相比，该模型可以对光照强度、温度、遮挡面积等参数进行调节，能够准确的反映不同光照、温度以及阴影条件下的光伏组件输出特性。 在光伏发电系统中，普遍存在局部阴影或光照不均等现象，为了避免热斑现象的发生，传统的方法是为光伏组件中的串联电池并联上若干旁路二极管，本文从功率的角度分析了遮挡情况下不同旁路二极管结构的光伏组件输出特性，通过仿真与实验研究得出最佳的光伏组件结构，使其在遮挡时能够有效地输出功率，减少由于不匹配造成的功率损失。 针对光伏组件被遮挡后有可能出现热斑的现象，本文分析了热斑现象的出现原因以及热斑情况下组件输出特性，提出了一种利用斜率和短路电流对热斑程度进行预估的方法和基于模糊控制的故障诊断及优化控制策略，仿真与实验结果表明，本文所提出的故障诊断方法能够正确的检测出组件是否出现热斑，并能够及时对组件进行了优化控制，在避免热斑产生的同时，使组件尽量输出最大功率。 【关键词】：光伏组件 最大功率点跟踪 热斑 故障检测 优化控制
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.3 国内外研究概况12-16
• 1.3.1 光伏产业发展现状12-13
• 1.3.2 光伏组件数学模型的研究现状13
• 1.3.3 局部阴影下不同旁路二极管结构光伏组件输出特性研究现状13-14
• 1.3.4 局部阴影下最大功率点跟踪技术14-15
• 1.3.5 热斑现象的研究现状15-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-18
• 第二章 局部阴影下光伏组件数学建模及仿真研究18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 光伏电池的工作特性18-21
• 2.2.1 光伏电池等效模型18-20
• 2.2.2 光伏电池的输出特性20-21
• 2.3 局部阴影下光伏电池的数学模型21-23
• 2.3.1 遮挡情况分析21-22
• 2.3.2 基于局部阴影的光伏电池模型22-23
• 2.4 局部阴影下光伏组件的仿真研究23-24
• 2.5 仿真结果24-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 局部阴影下光伏组件不同旁路二极管结构输出特性的仿真和实验研究28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 不同旁路二极管结构光伏组件的输出特性研究28-32
• 3.2.1 不同的旁路二极管连接方式28
• 3.2.2 局部阴影下最大功率点变化规律28-31
• 3.2.3 功率损失随遮挡面积变化规律31-32
• 3.3 旁路二极管对输出功率的影响32-36
• 3.3.1 不同结构组件最大功率比较33-34
• 3.3.2 最大平均功率变化34-35
• 3.3.3 旁路二极管交错连接对输出功率的影响35-36
• 3.4 实验结果与分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 光伏组件热斑检测方法研究39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 热斑的出现原因及其变化规律39-44
• 4.2.1 热斑现象的出现原因39-40
• 4.2.2 局部阴影下组件中单体电池的功率消耗40-42
• 4.2.3 仿真分析42-44
• 4.3 局部阴影下组件输出变化规律及遮挡个数判断44-51
• 4.3.1 局部阴影下组件输出变化规律44-46
• 4.3.2 光伏组件单体电池遮挡个数判断方法46-51
• 4.4 光照强度判断51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 基于模糊控制的光伏组件优化控制研究53-82
• 5.1 引言53
• 5.2 光伏组件优化控制实验平台设计53-63
• 5.2.1 Buck-Boost 变换器的工作模式及调制原理54-55
• 5.2.2 Buck-Boost 变换器的调制原理55-59
• 5.2.3 NIBBC 的调制算法59-60
• 5.2.4 实验结果60-63
• 5.3 基于模糊控制的最大功率点跟踪与热斑故障检测方法63-70
• 5.3.1 局部阴影最大功率点跟踪与热斑诊断方法63-66
• 5.3.2 模糊控制方法66-69
• 5.3.3 优化控制69-70
• 5.4 仿真结果70-74
• 5.5 实验结果74-81
• 5.6 结论81-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-89
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文89-90
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目90-91
• 致谢91

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