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光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究

作　者: 李利翔
导　师: 胡德安
学　校: 南昌航空大学
专　业: 控制工程
关键词: 光伏发电系统最大功率跟踪光伏电池 DC-DC转换电路 Matlab仿真
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着经济和人口的持续发展，能源问题和环境问题也日益严重，太阳能作为一种新型的绿色能源，以其独特的优势，受到了人们的普遍重视。但是由于光伏发电的高成本、低效率的原因，光伏发电一直得不到普及，因此，针对光伏发电系统的高成本、低效率的问题，采用最大功率跟踪控制方法对光伏发电系统的输出功率跟踪，可以保证光伏发电系统在任何情况下都为最大功率输出，从而达到提高效率，降低成本的目的。本文以独立型光伏发电系统作为研究对象，对其进行了理论分析和仿真研究。首先，对光伏电池的工作原理进行了详细的分析，在研究光伏电池的等效电路和输出特性的基础上，构建了光伏电池的数学模型；其次，对三种DC-DC转换电路的工作原理进行了详细分析，并通过仿真比较，选定升压型变换电路作为本文的DC-DC转换电路，完成了器件的参数标定；再次，根据最常见的几种最大功率跟踪方法的工作原理及其特性，在扰动观察法的基础上，提出了一种改进型的扰动观察法；最终，构建了光伏电池和光伏发电系统最大功率跟踪的仿真模型，对其在不同外界环境下进行了仿真。通过对改进型扰动观察法和扰动观察法在外界环境变化情况下的Matlab仿真输出分析比较，证明了改进型扰动观察法切实可行，稳定可靠，相对于扰动观察法在动态特性、稳态特性，以及功率都有所提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题研究的目的和意义  8-12
    1.1.1 能源危机与环境问题  8-10
    1.1.2 光伏发电的优缺点  10-12
  1.2 国内外光伏发电发展及研究现状  12-15
    1.2.1 国外光伏发电发展现状  12-13
    1.2.2 国内光伏发电发展现状  13-15
  1.3 本文主要研究内容及结构安排  15-17
    1.3.1 主要研究内容  15
    1.3.2 论文结构安排  15-17
第2章光伏发电系统和光伏电池  17-30
  2.1 光伏发电系统概述  17-20
    2.1.1 光伏发电系统的组成  17-18
    2.1.2 光伏发电系统的分类  18-20
    2.1.3 光伏发电的应用  20
  2.2 光伏电池  20-29
    2.2.1 光伏电池的分类  20-21
    2.2.2 光伏电池工作原理  21-22
    2.2.3 光伏电池的等效电路  22-23
    2.2.4 光伏电池的数学模型  23-25
    2.2.5 光伏电池的输出特性  25-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章光伏发电系统的 DC-DC 转换电路  30-46
  3.1 DC - DC 转换电路的分类  30
  3.2 三种 DC -DC 转换电路的工作原理  30-39
    3.2.1 降压式转换电路  30-33
    3.2.2 升压式转换电路  33-36
    3.2.3 升降压式转换电路  36-39
  3.3 DC - DC 转换电路的参数选择  39-41
    3.3.1 储能电感 L 的选择  39-40
    3.3.2 滤波电容 C 的选择  40
    3.3.3 整流二极管 D 的选择  40-41
    3.3.4 功率开关管的选择  41
  3.4 三种 DC -DC 转换电路的仿真比较  41-45
    3.4.1 降压式转换电路的仿真  41-42
    3.4.2 升压式转换电路的仿真  42-43
    3.4.3 升降压式转换电路的仿真  43-44
    3.4.4 三种转换电路的比较  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章最大功率跟踪控制的实现方法  46-59
  4.1 最大功率点跟踪的概念  46
  4.2 最大功率点跟踪的原理  46-48
  4.3 MPPT 控制方法的分类  48-49
  4.4 常用最大功率跟踪控制方法的比较和分析  49-57
    4.4.1 恒定电压法  49-51
    4.4.2 扰动观察法  51-53
    4.4.3 电导增量法  53-55
    4.4.4 模糊逻辑控制法  55-57
  4.5 改进型扰动观察法  57-58
  4.6 本章小结  58-59
第5章最大功率跟踪控制方法的实现与分析  59-70
  5.1 Matlab/Simulink 的介绍  59
  5.2 光伏电池仿真模型和光伏发电系统 MPPT 仿真模型  59-61
  5.3 扰动观察法和改进型扰动观察法的仿真  61-69
    5.3.1 扰动观察法的仿真输出  61-65
    5.3.2 改进型扰动观察法的仿真输出  65-68
    5.3.3 扰动观察法和改进型扰动观察法仿真结果的比较和分析  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第6章总结和展望  70-72
  6.1 工作总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-75
攻读硕士期间发表的论文  75-76
致谢  76-77

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究

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