独立光伏发电系统MPPT控制算法的研究

发布时间：2020-07-31 14:06

【摘要】：随着传统化石能源的不断枯竭及环境污染问题的日益突出,太阳能作为一种储量丰富,清洁环保的可再生能源,受到了世界各国的广泛关注。光伏发电是目前太阳能最有效的利用方式之一,但由于光伏电池的输出特性具有较强的非线性特征,其输出功率极易受到外界环境变化的影响,而无法保证光伏发电系统始终稳定地工作在最大功率点(MPP)处。因此,需要采用最大功率点跟踪(MPPT)技术来提高光伏发电的效率和电能质量。针对目前所提出的MPPT控制算法普遍存在跟踪速度慢,稳定性差等问题,本文以独立光伏发电系统为研究对象,设计并改进了基于滑模变结构控制的MPPT算法。本文首先介绍了光伏发电的研究背景及意义,并对光伏电池在不同外界环境下的输出特性进行仿真分析。其次,通过对比各种DC-DC变换器的优缺点,选择Boost变换器作为系统的主电路,并对其进行电路设计。再次,对光伏发电系统MPPT的基本原理进行介绍,并对几种常用MPPT算法的工作原理及优缺点进行对比分析。然后,对基于滑模变结构控制的MPPT算法进行研究。为保证系统在外界环境改变的情况下,能够迅速稳定的实现MPPT,利用Boost变换器中的电感电流与MPP处电流的差值,设计出传统滑模控制算法。同时,为进一步减小系统在稳定状态下的功率振荡,通过在传统滑模切换函数中加入积分项及采用饱和函数sat(s)代替指数趋近率中的符号函数sgn(s),对传统滑模控制算法进行改进,最终设计出了一种改进型滑模控制算法。最后,在Matlab/Simulink中搭建出MPPT算法的仿真模型,并对不同MPPT算法的仿真结果进行对比分析。仿真结果表明,在外界环境稳定的情况下,改进型滑模控制算法与传统滑模控制算法相比,在光伏电池输出功率的波动范围上减小了2.7W;同传统扰动观察法相比,不仅功率的波动范围减小了3.6W,而且MPPT的时间也缩短了0.031s。在外界环境变化的情况下,改进型滑模控制算法与其他MPPT算法相比,在系统实现MPPT中,具有更快的跟踪速度和更高的跟踪精度。图[65]表[8]参[65]
【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

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周华安;孟志强;王保田;;光伏发电系统MPPT固定频率滑模控制[J];湖南大学学报(自然科学版);2015年10期

2 韩丽;尚仪;史丽萍;;基于在线自调整神经网络的最大功率跟踪方法研究[J];太阳能学报;2015年08期

3 高嵩;宋鹤;陈超波;李继超;;开关电感Boost变换器建模与仿真分析[J];电源学报;2015年04期

4 徐晓淳;刘春生;李锋;;光伏系统MPPT的改进模糊控制[J];电力系统及其自动化学报;2014年09期

5 皇金锋;刘树林;;Boost变换器的参数选择与非最小相位分析[J];电机与控制学报;2014年07期

6 章激扬;李达;杨苹;许志荣;周少雄;;光伏发电发展趋势分析[J];可再生能源;2014年02期

7 李应生;孔银昌;;光伏发电三点比较法最大功率点跟踪控制器[J];电源技术;2013年09期

8 徐红伟;张立彬;胥芳;张任;;模糊滑模控制在光伏电池MPPT中的应用[J];太阳能学报;2012年05期

9 黄勤;石国飞;凌睿;严贺彪;黄小有;;基于滑模控制的光伏系统MPPT控制方案[J];计算机工程;2012年06期

10 张小平;唐宇;周玉荣;刘洪;曹太强;;光伏发电系统最大功率跟踪的研究[J];电子科技大学学报;2010年04期

本文编号：2776571