基于改进预测PI控制策略的光伏最大功率点追踪研究

发布时间：2022-11-05 09:53

　　光伏发电是目前解决全球性能源供应不足和环境恶化问题的重要手段,随着光伏电池组件发电系统在世界范围内普及,提高光伏电池组件发电效率已成为了新能源领域研究的热点。以光伏电池组件最大功率点追踪控制策略为研究对象,深入分析DC/DC斩波电路参数和控制器参数对光伏电池组件发电系统输出特性的影响,实验数据为提高光伏电池组件发电系统输出效率和优化控制策略提供了依据。首先,对光伏电池组件的输出特性进行研究,通过数学建模在MALTAB/Simulink仿真软件平台中搭建了电池仿真模型,分析了电池的工作原理和伏安关系,并进行了光伏电池组件输出特性测量实验,利用实验数据对仿真模型进行校验和修改,为后续光伏电池组件发电系统仿真和DC/DC斩波电路的设计提供数据支持。其次,依据光伏电池组件最大功率点追踪的控制要求提出了改进预测PI控制策略,阐述了控制原理。建立了基于Boost变换器的光伏电池组件发电系统数学模型,给出了DC/DC变换器电路参数和控制器参数的整定方法。在MALTAB/Simulink仿真软件平台中搭建了光伏电池组件发电系统模型,分析了DC/DC变换器和改进PI控制器各项参数对光伏电池组件输出功率特... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 光伏最大功率点追踪及其研究现状
        1.2.1 最大功率点追踪算法的相关研究
        1.2.2 最大功率点追踪控制器的相关研究
    1.3 主要研究方法及主要内容
2 光伏电池组件建模、仿真与实验
    2.1 光伏电池组件简介
    2.2 光伏电池等效电路及分析
        2.2.1 光伏电池单二极管模型
        2.2.2 光伏电池双二极管模型
        2.2.3 非常规光伏电池组件建模
    2.3 光伏电池组件输出特性仿真
        2.3.1 不同温度下光伏电池组件输出特性仿真
        2.3.2 不同光照强度下光伏电池组件输出特性仿真
    2.4 光伏电池组件输出特性实验研究
        2.4.1 光伏电池组件输出特性测试
        2.4.2 光伏电池组件输出特性数据采集与滤波
    2.5 小结
3 基于改进预测PI控制策略的MPPT研究
    3.1 经典PI控制策略
    3.2 经典预估控制策略
    3.3 预测PI控制策略
        3.3.1 预测PI控制策略原理
        3.3.2 预测PI控制器结构形式
    3.4 基于改进预测PI控制策略的光伏最大功率点追踪控制器
        3.4.1 整定Boost斩波电路器件参数
        3.4.2 光伏发电系统DC/DC变换电路建模
        3.4.3 改进预测PI控制策略参数整定
    3.5 仿真分析
        3.5.1 控制系统数值仿真
        3.5.2 光伏仿真实验外界环境参数采集与处理
        3.5.3 光伏最大功率点算法
        3.5.4 光伏电池组件发电系统仿真
    3.6 小结
4 硬件电路设计与MPPT实验
    4.1 硬件电路设计指标
    4.2 设计功率电路模块
        4.2.1 Boost斩波电路器件设计与选取
        4.2.2 DC/DC斩波电路损耗分析
    4.3 信号电路模块
        4.3.1 电压采样电路
        4.3.2 电流采样电路
        4.3.3 驱动电路
        4.3.4 辅助电路
        4.3.5 PCB原理图及成品
    4.4 光伏电池组件实验平台调试
        4.4.1 信号电路调试
        4.4.2 基于模型设计的采样模块调试
        4.4.3 DC/DC斩波电路开环调试
    4.5 光伏电池组件最大功率点追踪闭环控制实验
    4.6 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间获得科研成果清单


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的孤岛微电网二次调节策略[J]. 李得民,吴在军,赵波,张雪松,章雷其.  电力系统自动化. 2019(10)
[2]基于FPAA模拟神经网络的快速预测控制算法[J]. 徐祖华,黄彦春,陈铭豪,赵均,邵之江.  清华大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]一种复合型双Boost-LLC谐振变换器[J]. 张至盛,钱挺.  电力电子技术. 2018(12)
[4]一种新型无桥双Boost PFC变换器[J]. 纪丙华,龚超,黄学龙,张靖维.  电力电子技术. 2018(12)
[5]基于扰动式MPPT控制的光伏并网系统间谐波分析模型[J]. 钟庆,石泉,王钢,李海锋.  中国电机工程学报. 2018(22)
[6]不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制[J]. 金涛,沈学宇,苏泰新,郭敬东.  电工技术学报. 2019(11)
[7]基于新型高增益Boost变换器的仿真研究[J]. 丁敏,吴桂清,胡锦.  电气工程学报. 2018(10)
[8]具有参数鲁棒性的三相电压源型并网逆变器模型预测电流控制[J]. 陈韬珉,阮玉斌,林琼斌,苏先进.  电源学报. 2019(05)
[9]独立光伏储能系统鲁棒稳定电流控制器参数设计[J]. 罗松,秦岭,董航飞,王亚芳,钱科军,田民.  电网技术. 2018(05)
[10]基于改进BP神经网络的光伏阵列多传感器故障检测定位方法[J]. 贾嵘,李云桥,张惠智,韩杰.  太阳能学报. 2018(01)

硕士论文
[1]交直流混合微网潮流断面协调控制方法研究[D]. 李鑫明.华北电力大学 2018
[2]交错并联Boost+LLC变换器的设计与研究[D]. 马武强.湖南科技大学 2017
[3]光伏组件输出特性测试仪[D]. 时素铭.北京交通大学 2016



本文编号：3702390