光伏发电效率提升方法及阳光方位感知传感技术的研究

发布时间：2021-07-08 18:18

　　可再生绿色能源替代传统的石化能源已成为当今世界的发展趋势,是今后人们长期关注的重点科研课题。在可再生绿色能源中,太阳能无疑是最理想的,但其发电效率一直受到光伏阵列光电转化能力的限制。而光伏阵列的特性取决于材料和工艺的影响,短时间内难以在技术上取得突破,完全依赖光伏发电系统自身提高发电效率是不现实的。因而从光伏发电系统周边技术研究发电效率提升方法,提升发电效率是十分必要的。目前,提升光伏系统光电转换效率与太阳能利用率主要有最大功率点算法与太阳位置跟踪两个主要技术路径。但在具体应用中还存在着技术和方法等问题,影响其改善效果。主要包括缺少专门针对阳光位置检测传感器,还需要考虑光强和温湿度变化对跟踪效果的影响,以及MPPT最大功率点算法优化问题。最大功率点算法一般均采用开环控制模式,导致误差积累,也需要依据地域变化而重新计算跟踪轨迹随,造成运行过程复杂等问题。基于上述考虑,本文针对光伏阵列自动跟踪系统应用中的方法和技术问题,从光伏发电机理、自动跟踪系统、太阳方位感知传感器、MPPT最大功率点算法等方面进行优化设计和深入研究。研究太阳能电池的光生伏特机理及电参数输出模型,构建其工作条件下的光伏阵... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及目的和意义
    1.2 光伏发电效率提升方法的研究现状及分析
        1.2.1 光伏发电系统技术
        1.2.2 太阳位置跟踪方法
        1.2.3 太阳位置识别及其优化方法
        1.2.4 阳光位置感知传感技术
    1.3 最大功率点跟踪技术的的研究现状及分析
    1.4 存在的主要问题
    1.5 主要研究内容
第2章 光伏发电机理与阳光跟踪方法的研究
    2.1 光伏发电基本机理与系统构成
        2.1.1 光伏发电基本机理
        2.1.2 光伏发电工作模型构建
        2.1.3 光伏发电系统的构成
        2.1.4 光伏发电系统应用中的问题
    2.2 阳光跟踪方法的研究
        2.2.1 视日轨迹式跟踪法
        2.2.2 智能光电传感器方法
    2.3 效率提升机理模型的研究
    2.4 环境因素对效率提升影响的研究
        2.4.1 光强变化因素的影响规律
        2.4.2 温度变化因素的影响规律
    2.5 本章小结
第3章 阳光位置跟踪传感器的研究
    3.1 跟踪检测太阳位置问题
    3.2 传感器横向光电效应机理与位置计算方法
        3.2.1 横向光电效应传感器原理及结构
        3.2.2 PSD传感器太阳位置的计算方法
    3.3 C_(32)H_(16)N_8Cu/PbS组合PSD传感器的研究
        3.3.1 光敏材料特性分析
        3.3.2 光敏材料合成过程
        3.3.3 传感器芯片的研制
        3.3.4 传感器信号输出采集与调理方法
    3.4 传感器遮光筒封装的研究
        3.4.1 遮光筒封装传感器的研制
        3.4.2 遮光筒封装参数的测试与优化
    3.5 本章小结
第4章 最大功率点跟踪方法优化及效率分析
    4.1 最大功率点跟踪方法
        4.1.1 MPPT算法的直接求解模型
        4.1.2 MPPT算法的逐步寻找模型
        4.1.3 扰动观察逐步寻找跟踪法的实现流程设计
    4.2 扰动观察逐步寻找跟踪法的模型构建与优化
        4.2.1 基本扰动观察逐步寻找跟踪的模型构建
        4.2.2 扰动观察逐步寻找跟踪的模型优化
    4.3 扰动观察逐步寻找跟踪实验系统的设计
        4.3.1 实验系统的设计
        4.3.2 DC/DC转换模块设计
        4.3.3 扰动观察逐步寻找跟踪算法的运算流程设计
        4.3.4 占空比生成算法实现流程
    4.4 跟踪系统实验仿真模型构建与分析
        4.4.1 基本仿真模型构建
        4.4.2 优化仿真模型构建
        4.4.3 仿真实验结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 PSD位置传感器及跟踪系统实验与性能分析
    5.1 PSD位置传感器实验与性能分析
        5.1.1 PSD位置传感器实验平台
        5.1.2 传感器芯片伏安特性测试与分析
        5.1.3 四象限阵列PSD传感器测试与分析
    5.2 跟踪系统实验与性能分析
        5.2.1 系统的实验平台设计
        5.2.2 平台实验参数的计算
        5.2.3 跟踪系统实验平台的设计
        5.2.4 结果与分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏发电系统最大功率点跟踪技术综述[J]. 靳肖林,文尚胜,倪浩智,杨禹轩,文玉良.  电源技术. 2019(03)
[2]基于等功率曲线法的多峰值MPPT算法研究[J]. 王建山,杨奕,杨元培,张桂红,胡海涛.  太阳能学报. 2019(02)
[3]高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨[J]. 卢斯煜,周保荣,饶宏,赵文猛,姚文峰.  中国电机工程学报. 2018(S1)
[4]一种高精度太阳跟踪控制装置研究[J]. 朱国栋,王成龙,马军,张娜.  传感技术学报. 2018(06)
[5]弱电网中光伏电站并网点谐波分析与抑制[J]. 赵勇,杨子龙,曹笃峰,王一波,许洪华.  太阳能学报. 2018(01)
[6]大型绿色船舶光伏阵列结构与MPPT算法研究[J]. 唐若笠,方彦军,孔政敏.  湖南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[7]新型光伏发电智能追光系统设计[J]. 姚仲敏,潘飞,谭东悦.  太阳能学报. 2016(05)
[8]激光辐照单晶硅光伏电池输出特性的实验研究（英文）[J]. 刘晓光,华文深,刘恂.  中国激光. 2015(08)
[9]基于差分进化算法的太阳自动跟踪控制方法[J]. 呼忠权,王洪瑞,贺晙华,王洪斌.  太阳能学报. 2014(06)
[10]金属背板型单晶硅光伏组件的电性能研究[J]. 李光明,刘祖明,廖华,李景天,王文仪,朱勋梦.  太阳能学报. 2013(07)



本文编号：3272087