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光伏无阻塞二极管控制器和最大功率跟踪控制器的对比研究

作　者: 宋超领
导　师: 崔岩
学　校: 汕头大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 光伏组件伏安特性建模仿真无阻塞二极管控制器最大功率跟踪控制器
分类号: TN312
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

由于传统能源（如煤炭，石油，天然气等）的供给已出现严重短缺局面，人类开始将目光转向可再生能源的发展，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比其能源数量大，分布广，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断发展进步，太阳能光伏系统及其相关产业已成为发展最快的行业之一。因此对光伏系统的研究也是越来越重要。目前，由于光伏电池的转换效率较低，且价格较高，使其回收成本周期长，严重阻碍了光伏系统的推广和应用，因此必须最大限度的利用光伏电池所产生的功率，以降低光伏发电的成本和缩短回收成本的周期。最大限度利用光伏电池所产生的功率的方法有两种：减小控制器的电路损耗和使光伏电池输出最大功率。本文所研究的无阻塞二极管控制器从降低控制器压降的方面减小控制器的电路损耗，以获取更多的输出功率，而最大功率跟踪控制器则从使光伏电池工作在最大功率点处，以获得最大的输出功率。本文的研究工作主要分为三部分：1．对无阻塞二极管控制器进行研究；2．对最大功率跟踪算法进行研究；3．对两种控制器进行仿真，并对其仿真结果进行对比。以下三段分别对这三部分工作进行详细描述。由于带有阻塞二极管的传统控制器中的二极管的压降较大，导致光伏电池的工作电压升高，造成充电电流降低，从而降低了控制器的充电效率，因此要提高控制器的充电效率必须设计无阻塞二极管控制器。并在此基础上详细分析其工作原理和工作过程，用Pspice对无阻塞二极管控制器进行仿真，验证其功能，最后用实际的光强数据对无阻塞二极管控制器和传统控制器进行仿真对比，结果表明无阻塞二极管控制器较有阻塞二极管控制器具有更高的充电效率。对常用的最大功率跟踪算法的工作机理进行理论分析，在此基础上对干扰观察算法由于快速的光强变化所造成的跟踪失误的机理进行分析。结合DC／DC变换器的仿真结果，提出对干扰观察法中的参数进行优化，以避免跟踪失误，提高其跟踪匹配因数K_pm，仿真结果验证了该优化方法的正确性。在相同的系统条件下，用实际光强数据对两种控制器仿真，通过这两种控制器仿真结果的对比，我们发现最大功率跟踪控制器较无阻塞二极管控制器的充电效率要高。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-5
目录  5-7
第1章绪论  7-12
  1.1 当今能源和环境形势  7-8
  1.2 太阳能开发及其应用  8-9
  1.3 光伏系统研究意义  9-10
  1.4 国内外研究现状  10-11
  1.5 本文工作简介  11-12
第2章光伏系统概述  12-31
  2.1 光伏系统组成  12
  2.2 光伏电池的简介  12-13
  2.3 光伏组件的伏安特性及其建模  13-17
  2.4 蓄电池的充放电特性及其建模  17-18
  2.5 传统控制器简介  18-19
  2.6 DC/DC变换器  19-23
    2.6.1 Boost升压变换器  19-21
    2.6.2 Buck降压变换器  21-22
    2.6.3 Buck-Boost升降压式变换器  22-23
  2.7 DC/DC变换器参数选取  23-25
    2.7.1 电感L参数的选取  23-24
    2.7.2 滤波电容C的选择  24-25
    2.7.3 MOSFET管和二极管的选择  25
  2.8 DC/DC变换器的仿真  25-28
    2.8.1 仿真工具的选择  25-26
    2.8.2 利用Matlab/Simulink对DC/DC变换器的建模与仿真  26-27
    2.8.3 利用Pspice软件对Boost变换器进行建模仿真  27-28
  2.9 PWM脉宽调制  28-30
  2.10 本章小结  30-31
第3章无阻塞二极管控制器仿真研究  31-37
  3.1 带有阻塞二极管的控制器的效率分析  31
  3.2 无阻塞二极管控制器的工作原理  31-32
  3.3 无阻塞二极管控制器仿真  32-33
  3.4 基于实际气象数据的光伏电源充电仿真  33-35
  3.5 三种充电模式对充电电流影响  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章最大功率跟踪算法研究  37-53
  4.1 光伏系统的最大功率跟踪原理  37-38
  4.2 目前常见的最大功率跟踪技术  38-49
    4.2.1 恒定电压法(CVT)  38-39
    4.2.2 干扰观察法(P&O)  39-46
    4.2.3 增加电导法(INC)  46-48
    4.2.4 三点权位比较法  48-49
  4.3 优化干扰观察法参数  49-51
  4.4 本章小结  51-53
第5章两种控制器充电效率的对比  53-55
  5.1 两种控制器充电效率的理论分析  53
  5.2 两种控制器充电效率的仿真数据对比  53-54
  5.3 本章小结  54-55
第6章总结及其展望  55-57
  6.1 研究成果总结  55-56
  6.2 未来工作展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-61
致谢  61

光伏无阻塞二极管控制器和最大功率跟踪控制器的对比研究

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