光伏发电系统自适应控制研究

【摘要】：光伏系统是当今及未来新能源发电的研究热点,随着微电子技术的进一步发展,光电转换效率的进一步提高,光伏系统在未来的生活实践中会得到越来越广泛的应用。在现有的光电转换效率下,如何提高光伏电池输出的能量是应用领域研究的重点。光伏发电系统自适应控制即是在这种背景下提出来的。 本文针对现有技术,提出两点思想来改善能源利用率。第一,通过跟踪太阳的角度来使光伏电池最大限度的获取直射光照；第二,利用开关逆变器的软负载特性,在系统中引入逆变器改变系统的阻抗,使得系统能够阻抗匹配,从而获取光伏电池的最大功率点。 本文首先介绍了光伏发电系统的组成,并对各模块作了详细的介绍；然后分析了光伏电池的电气特性,并基于其电气特性介绍了现有常用的最大功率点跟踪算法,同时基于现有技术的一些缺点提出改进方案,即在对环境做出判断的基础上,根据固定电压法和导纳增量法跟踪光伏电池的最大功率点,此方法能够快速稳定的跟踪到最大功率点；接着介绍了主逆变电路Cuk电路,利用SIMUlink软件结合控制策略对系统进行了有效的仿真。本文设计出了一套硬件系统,实验表明系统能完成阻抗变换的功能,可以比较顺利的完成光伏电池的最大功率跟踪。 【关键词】：光伏电池 光跟踪 最大功率跟踪 Cuk
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 全球性的能源问题及环境污染问题11-12
• 1.1.1 全球性能源危机11-12
• 1.1.2 全球性的环境危机12
• 1.2 光伏系统的特点12-13
• 1.3 光伏应用的发展现状及应用前景13-15
• 1.4 论文的研究内容及目的15-16
• 1.5 论文结构16-17
• 第2章 光伏发电自适应控制系统的组成17-25
• 2.1 光伏系统类型17-18
• 2.1.1 独立光伏系统17
• 2.1.2 并网光伏系统17-18
• 2.1.3 混合光伏系统18
• 2.2 光伏发电自适应控制系统的组成18-24
• 2.2.1 光伏阵列18-19
• 2.2.2 光跟踪模块19-20
• 2.2.3 逆变器20-24
• 2.2.4 储能装置24
• 2.2.5 控制装置24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 光伏电池的MPPT算法研究25-43
• 3.1 光伏电池的电特性25-30
• 3.1.1 光伏电池的等效电路25-27
• 3.1.2 工作温度对光伏电池输出特性的影响27-28
• 3.1.3 辐照强度对光伏电池输出特性的影响28-29
• 3.1.4 光伏电池的负载特性29-30
• 3.2 光伏电池最大功率点跟踪方法研究30-38
• 3.2.1 概述30
• 3.2.2 恒电压跟踪法(CVT)30-31
• 3.2.3 扰动观测法31-33
• 3.2.4 导纳增量法33-35
• 3.2.5 开路电压法35-36
• 3.2.6 三点重心法36-38
• 3.3 本文采用的算法—改进的导纳增量法38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 MPPT电路及控制策略仿真43-51
• 4.1 主逆变电路43-44
• 4.2 Cuk电路暂态分析44-45
• 4.3 Cuk的阻抗匹配功能45-46
• 4.4 光伏阵列MPPT仿真46-50
• 4.4.1 光伏电池建模46-47
• 4.4.2 MPPT-PWM控制模块47
• 4.4.3 Cuk电路模块47-48
• 4.4.4 系统仿真48-49
• 4.4.5 仿真结果49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 光伏发电自适应控制系统硬件实现51-66
• 5.1 总述51
• 5.2 光电跟踪模块51-54
• 5.2.1 光电跟踪设计51-53
• 5.2.2 步进电机驱动电路53-54
• 5.3 逆变电路54-58
• 5.4 信息采集模块58-59
• 5.4.1 电压、电流检测电路58-59
• 5.4.2 采样电路59
• 5.5 电源电路59-60
• 5.6 串口通信电路60-61
• 5.7 控制电路61-62
• 5.8 实验结果及分析62-66
• 结论66-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73-74
• 致谢74

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