光伏发电系统最大功率跟踪的研究

【摘要】： 随着世界能源短缺问题的目益严重,太阳能做为国际公认的理想替代能源得到越来越广泛的应用。在光伏发电系统中,光伏电池阵列输出特性具有非线性特征,并且其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响,本文通过实时调整光伏电池的工作点,使之始终工作在最大功率点附近,提高系统的整体效率。 本文从太阳能电池的光伏特性出发,针对光伏电池本身具有一定的非线性和时变性,无法建立精确的数学模型等特征,而传统PID控制难以满足精度高、鲁棒性好的要求。将模糊控制和传统PID结合应用到光伏发电系统最大功率点跟踪的控制当中,并采用Cuk变换器实现MPPT功能。模糊控制能快速响应外界环境的变化,使光伏系统始终工作在最大功率点,提高光伏系统的效率。 在理论分析的基本上,本文采用美国TI公司的电机控制专用DSP芯片为处理器,设计了一套具有最大功率跟踪功能的光伏发电系统,并详细给出了模糊PID控制器的数字化实现方法。最后基于具有交互功能的MATLAB/Simulink仿真工具和以TMS320LF2407A DSP为核心的硬件平台,进行了仿真和实验研究,分析了DC/DC变换器的选择方法,并比较了传统PID控制器和模糊PID控制器的性能指标。仿真与实验结果表明基于模糊控制的方法能快速响应外界环境的变化、可有效消除最大工作点处的振荡现象,提高系统的稳定性。 【关键词】：光伏电池 最大功率点跟踪 模糊控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 概述9
• 1.2 最大功率跟踪控制的发展过程9-10
• 1.3 国内外光伏发电系统MPPT的现状10-11
• 1.4 本课题的意义与目的11-12
• 1.5 本课题的研究内容12-13
• 第2章 光伏发电系统组成和基本原理13-27
• 2.1 光伏发电系统的组成13-14
• 2.2 太阳能电池发电的原理14-15
• 2.3 光伏电池的特性分析15-19
• 2.4 光伏发电系统最大功率点跟踪原理19-25
• 2.5 DC/DC变换电路25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 MPPT控制策略及实现方法27-37
• 3.1 模糊控制27-29
• 3.2 PID控制算法29-30
• 3.3 基于MPPT控制策略的模糊PID控制器的设计30-36
• 3.3.1 输入输出变量的模糊化31-32
• 3.3.2 模糊规则的确立32-34
• 3.3.3 模糊推理34-35
• 3.3.4 输出量精确化35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 系统硬件电路与软件实现37-52
• 4.1 系统总体电路设计37-38
• 4.2 控制电路设计38-45
• 4.3 太阳能跟踪装置的设计45-48
• 4.4 系统软件设计48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 系统仿真52-58
• 5.1 系统仿真模型52
• 5.2 光伏阵列数学模型52-55
• 5.3 仿真结果分析55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 实验结果与分析58-61
• 6.1 实验参数58
• 6.2 实验结果及分析58-60
• 6.3 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

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