光伏发电MPPT算法及控制研究

发布时间：2020-04-23 18:29

【摘要】：社会和科学技术的快速发展离不开能源,但目前对于常规能源的过度开采与使用,导致能源危机以及环境污染问题日益加剧,世界各国迫切需要寻求一种新型的可再生绿色能源来替代常规能源。太阳能是一种可再生的绿色能源,目前利用太阳能进行光伏发电技术成为了世界各国重要的研究与发展之一。而最大功率点跟踪控制技术也称之为MPPT技术可以充分有效地利用太阳能进行光伏发电,减少系统的能量损失、提高发电效率,是光伏发电系统中至关重要的一个环节。本文首先详细分析了几种光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术,并对这些控制方法进行了研究,分析其各自的优缺点。恒定电压法(CVT)控制结构简单易于实现且响应速度快,但稳定精度较低且温度变化时将出现较大误差;扰动观察法(PO)其结构简单易于实现,但系统稳定精度较低,导致较大的能量损失;电导增量法(INC)虽然系统有较好的控制精度,但由于算法需要大量的运算,因此对系统的硬件要求比较高,而且对扰动步长的选取比较苛刻;基于此,本文对常规的电导增量法进行了改进,设计出变步长的电导增量法,这种控制方法系统可以自动进行步长的调整,避免了步长选取误差导致的精度损失,但系统对硬件的要求并没有降低,成本比较高。因此本文设计出一种基于滑模控制的改进型控制算法,滑模控制具有良好的鲁棒性和稳定性,而且其系统结构简单易于实现。然后,对传统的控制算法进行仿真实验验证,并且与改进型的滑模控制进行了仿真对比,分析得出改进后的滑模控制在改善光伏系统动态响速度应与稳态精度相矛盾的同时,也减少了系统成本。最后设计出MPPT控制器的硬件电路与软件流程图。图[73]表[5]参[60]。
【图文】：

统能量损耗的主要方法[12]。本章建立了光伏电池的仿真模型，并在境因素影响下分析了其输出特性，为后续实现 MPPT 控制提供理论伏电池的工作原理伏电池是一种将太阳能转换成电能的器件，一般由半导体材料构成半导体PN结上时，一部分太阳光被光伏电池所吸收，在半导体中电子，产生大量的光生电子-空穴对，这被称为内光电效应。光伏电光电效应将太阳能转换成电能[13]。 1 是光伏电池的原理图。半导体中电子-空穴对在内电场的作用下，，导体的 N区靠拢，空穴往半导体的P 区靠拢。这样就在半导体器件由P 区指向N 区的电场。该电场的方向和内电场的方向相反，所以部分，余下的电场使半导体材料的P 区带正电， N区带负电，这样产生电动势，这种现象就称为光生伏特效应，简称光伏效应。当在接负载，导线中就有电流流过，在负载两端就有功率输出。

图 2 光伏电池的等效电路Fig.2 Equivalent circuit of photovoltaic cells电路模型，推导出光伏电池的输出电流的数流定律可知：ph d shI I I I满足下列关系： 01Sq U IRAKTdI I e 电压定律可知：sshshU IRIR 和式（2-3）代入式（2-1），整理得： 01Sq U IRsAKTphshU IRI I I eR
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615;TP13

【参考文献】

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本文编号：2638020