基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究

合肥工业大学硕士学位论文基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究姓名：蔡晓峰申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：张兴20091201基于输出电流的光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究作者：蔡晓峰学位授予单位：合肥工业大学相似文献(10条)1.期刊论文张兴磊.杨丽丽.张东凤.ZHANGXing-lei.YANGLi-li.ZHANGDong-feng户用光伏发电系统中太阳能电池板的匹配设计-青岛农业大学学报（自然科学版）2008,25(2)自2008年初以来,持续高企的国际油价不断的冲击我国能源市场.以煤电为主的电力结构,使我国逐渐成为世界最大的温室气体排放国,承受着越来越大的政治和环境压力.太阳能光伏发电技术近年来发展迅速,光伏发电系统不仅可以有效缓解东部地区用电紧张局势,减轻火力发电带来的环境压力,而且有助于减少中西部地区无电人口.对光伏发电系统进行容量设计,是建立户用太阳能光伏发电系统的第一步,其中太阳能电池板的匹配是重中之重.本文主要涉及太阳能电池板功率计算、电池板安装倾角计算、蓄电池组容量计算以及太阳能电池板与蓄电池组的相关校核等方面,为其他相似系统的研究提供借鉴.2.学位论文刘洋光伏发电系统最大功率跟踪的研究2008太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，日益受到人们的重视，太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能电池控制器、逆变器和蓄电池（组）构成。但是由于目前太阳能电池的价格比较昂贵，且转换效率较低，为了降低系统成本、提高太阳能电池的输出效率，对光伏发电最大功率点跟踪进行研究显得尤为必要。本文针对如何提高太阳能光伏电池的转换效率，实现最大功率点跟踪控制进行了研究。主要完成了以下三个方面的工作。br　　首先，介绍了国内外太阳能光伏发电技术的现状，概述了太阳能光伏发电系统的组成；并在不同的室外环境下，对太阳能电池进行了大量测试实验，根据实验数据分析了太阳能电池的输出特性，验证了太阳能电池输出特性的非线性的特征，且其最大功率点随外界环境的改变而改变，由此证明了进行最大功率跟踪的必要性。br　　其次，研究了三种常用DC/DC转换电路的工作原理，利用升降压式DC/DC转换电路实现对太阳能电池输出电压的转换；同时分析了最大功率点跟踪原理，比较了几种常用的最大功率点跟踪方法，在此基础上针对太阳能光伏发电系统，对扰动观察法进行改进，实验结果表明了该方法可行。br　　最后，设计了最大功率点跟踪控制器的硬件和软件，对太阳能电池的输出进行最大功率点跟踪，该控制器提高了太阳能电池的输出效率；同时通过软件实现了对蓄电池的充放电保护，延长了蓄电池的使用寿命。3.期刊论文曹磊.王健.李建波.CaoLei.WangJian.LiJianbo光伏发电系统在实验住宅中的应用设计-智能建筑电气技术2010,4(2)介绍了河南郑开森林半岛住宅区生态实验楼并网型光伏发电系统的设计思路,以及系统的功能和主要配置.通过比较分析确定了光伏发电系统的运行形式,提出了系统的并网运行方案;通过对当地气象资料的分析确定了太阳能电池方阵的倾斜角;进而在选定各项配置的基础上实现了整个系统的设计.实现了绿色、节能、环保的设计理念,也实现了该生态实验住宅的示范性作用.4.学位论文郭润睿光伏发电系统直流变换器的研究2008太阳能是一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经挤、清洁环保等优点。因此，太阳能的利用越来越受到人们的重视，而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。近年来，随着国内多个多晶硅生产项目的陆续完成，我国即将实现光伏电池原材料的自给，大规模推广光伏并网发电系统的时代即将到来。但是，目前国内还没有科研单位针对我国具体的经济、社会发展现状研究开发适合在我国大规模推广的光伏并网系统，对光伏发电的具体的利用形式仍缺乏必要的探讨。目前国内实际应用的光伏系统仍以独立系统为主，并网系统则刚刚起步，而且国内自主研制的光伏并网系统存在着系统运行不稳定，可靠性低的弱点；且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化的问题也没有得到很好考虑。在上述背景下，本文在光伏发电技术方面开展了若干研究工作。br　　本文通过比较分析几种光伏并网发电系统的特点，结合近几年并网型光伏系统的发展情况，确定了一种未来适合在我国大规模推广的光伏并网系统：多支路、两级式光伏并网系统，并就其具体的应用形式展开了讨论。太阳能电池的输出特性受外界环境因素如光照、温度的影响，为了跟踪太阳能电池的最大功率点，提高太阳能电池的利用率，常在光伏系统中加入由最大功率点跟踪算法控制的直流变换环节。本文重点研究了应用于中小功率的多支路、两级式光伏并网系统的直流变换器。br　　在介绍了太阳能电池的发电原理的基础上，探讨了进行最大功率点跟踪的必要性及利用直流变换器实现太阳能电池最大功率点跟踪的原理。在介绍和分析现有的最大功率点跟踪算法之后，本文使用MATLAB对两种常用的最大功率点跟踪算法：爬山法和增量电导法进行了仿真研究，进而提出了一种变步长的电导增量法，改善了最大功率点跟踪的动态性能。br　　为了验证所提出算法的性能，本文在总体方案仿真研究的基础上，搭建了相关的实验平台，硬件方面的工作主要包括：直流变换器主电路的设计、开关器件驱动电路的设计、隔离电源的设计、缓冲启动电路的设计以及信号采样电路设计。软件方面的工作主要是以TMS320F2812型工业控制专用32位定点DSP作为控制核心，利用DSP的片上资源，编写控制程序，主要包括：太阳能电池最大功率点跟踪程序的设计、AD信号采样程序的设计、PWM脉冲触发模块的设计、故障诊断程序的设计以及程序运行过程中相关的抗干扰设计。最后的测试和试验结果验证了系统设计及相关软硬件设计的可行性。br　　本文在系统设计、软件仿真及软硬件设计方面的工作为新型光伏并网系统的最终搭建打下了一定的基础，并且在技术上为后续工作提供了参考和借鉴。5.期刊论文潘玉良.施浒立光伏发电系统最大输出效率探索-电子工程师2001,27(9)分析了简易光伏发电系统、太阳能电池板的输出特性和工作效能,提出了最大效率跟踪方法,建立了相应的效率优化模型,构造了求解方法,从而得到了光伏发电系统最大输出效率,收到了良好效果.6.学位论文王秦伟高效太阳能光伏发电的研究2008随着经济社会的发展，能源的需求量越来越大，消耗速度也越来越快。节约能源，保护环境己经成为人类实现可持续发展的必要条件，因此人们开始关注可再生能源的开发利用。其中，太阳能是技术含量最高，最有发展前途的一种可再生能源。近年来，世界各国都加大了对太阳能开发利用的力度，不仅在新技术的研究方面不断突破，而且在产品的推广应用方面不遗余力，从而使得太阳能这种可再生能源得到了极大的发展。太阳能的直接利用主要有三种方式：光电转换、光化学转换和光热转换。光电转换，即光伏技术是其中最有发展前途的一种技术。本文首先介绍了太阳能电池的结构、组成、工作原理，分析了太阳能电池的输出电压、电流、功率特性以及影响太阳能电池工作性能的主要因素，并在此基础上建立了太阳能电池的等效电路模型，为后面的工作打下理论基础。其次本文介绍了太阳能光伏发电系统的组成和分类。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池(组)构成，系统按照与电网连接与否分为并网式和独立式。最后本文从两个方面重点分析研究如何提高太阳能光伏发电系统的工作效率：一、提高太阳能电池的光电转换效率。本文通过在太阳能电池生产工厂的实验，研究分析了在单晶硅太阳能电池生产过程中，通过等离子化学气相沉淀(PECVD)法在电池的表面沉积SiN减反射膜来减少入射光在电池表面的反射损耗，从而有效地提高电池的光电转换效率。二、提高光伏发电系统在变化的日照条件下能量转换的效率。本文通过比较分析目前对太阳能电池进行最大功率跟踪的各种传统方法(例如电压回授法、功率回授法、微扰观测法、电导增量法、直线近似法，实际测量法等)，提出了一种基于改进型Fibonacci线性搜索算法的最大功率跟踪算法，通过控制算法光伏发电系统能在变化的日照条件下获取最大功率。仿真证实该方法比传统方法更有效地在最大功率点变化的情况下进行实时跟踪并使输出功率最大化。这在一定程度上提高了太阳能发电系统的工作效率，降低了系统成本。7.期刊论文包顺强.陈水顺.武攀.张逸峰.BaoShunqiang.ChenShuishun.WuPan.ZhangYifeng上海世博会主题馆光伏发电系统-建筑电气2010,29(6)上海世博会主题馆30000㎡光伏建筑一体化光伏发电系统,设计发电功率为2.5MW,年发电量250万kWh.介绍其设计理念;屋面太阳能电池的选择、布置;变配电系统的构成;防雷与接地系统的实际做法等.8.期刊论文赵春江.朱元昊.包大年.ZHAOChun-jiang.ZHUYuan-hao.BAODa-nian200kW太阳能光伏发电系统设计实践-节能技术2007,25(4)在上海临港某大型集团公司综合楼上安装了大型太阳能光伏发电系统.把太阳能光伏发电技术应用到大型建筑中,对于上海这个高楼林立的超级大城市具有普遍的意义.笔者们参加了该工程的设计和施工.本文从上海气象条件、系统总体布局、电气设计及太阳能电池方阵安装设计等方面介绍了该工程的设计实践.9.学位论文刘万明数字式太阳能电池阵列模拟器的研究2009当今，随着经济科技的发展，人们对能源的需求量骤然陡增。但像煤炭、石油和天然气这样的不可再生能源的全球总储量又是有限的，人们不可能永无止境地利用它们，所以寻找一种能够替代不可再生能源的话题便悄然而生。经过数十年的探索，风能、太阳能、潮汐能等新能源受到人们越来越多的关注。尤其是对太阳能光伏并网发电系统的研究，已经在许多国家和地区都热火朝天地开展着。虽然光伏发电系统有其无比优越的特性，但其系统开发的进程却屡屡因为昂贵的电池板价格和恶劣的自然条件而受阻。所以开发工具的不足导致了光伏发电系统的开发是昂贵和效率低下的。本文旨在设计一种对光伏并网发电系统的开发至关重要的实验工具一太阳能电池阵列模拟器。本文首先叙述了研究太阳能电池阵列模拟器的背景和意义。接着论述了太阳能电池的特性，并建立了数学模型。最后根据建立的数学模型提出了找到负载工作点的相关算法，为模拟器系统的开发奠定了理论方面的基础。根据太阳能电池模拟器对硬件电路的要求，本文提出了使用四级变换形式的主功率电路拓扑结构，并对各级结构的选型和相关器件参数的计算作了介绍说明。系统的控制器选用TI公司的TMS320F2812型号的DSP芯片作为控制器，它高性能的运算能力正是本系统所需要的。最后，本文给出了实验结果，证明了所设计的太阳能电池阵列模拟器具有良好的稳态和动态性能。它的稳态工作点均与所模拟的太阳能电池阵列I-V输出特性曲线上的各点相吻合；且能动态地模拟负载变化时的动态相应情况。10.会议论文王景义光伏发电系统的计算机辅助设计2002本文重点介绍了光伏发电系统太阳电池板最佳倾角的计算机辅助设计及柱形布板太阳能辐射通量的计算机辅助预测.本文链接：授权使用：燕山大学(ysdx)，授权号：d262d4b3-30d3-42cf-ac2f-9ea900adb839下载时间：2011年3月17日