分布式光伏并网发电系统的MPPT技术研究

发布时间：2017-06-25 11:00

  本文关键词：分布式光伏并网发电系统的MPPT技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：最大功率点跟踪技术(Maximum Power Point Tracking, MPPT)是新能源发电技术中,光伏并网发电的关键技术之一,一直受到国内外研究人员的关注。而在实际光伏电站的发电环境中,光伏阵列受到的辐照度不均匀,或光伏阵列中电池板特性不一致的现象时有发生,这就会导致光伏阵列的失配现象,引发光伏阵列输出特性呈现多峰值。这样的不可预知的非线性输出特性往往会导致最大功率点跟踪算法难以发挥作用,光伏电池的发电效率不能得到提升。针对光伏阵列的多峰值输出特性,一些多峰值MPPT算法出现,用于解决普通单峰值算法难以解决的陷入局部极值问题。然而普通的启发式的多峰值MPPT算法,如粒子群算法(PSO),工作时有较大幅度的震荡,动态性能不佳,EN50530测试综合效率较低,因此难以在实际光伏电站中应用。本文从中小功率光伏电站的实际工况出发,研究了多峰值特性输出曲线的特点和普通多峰值算法在实际动态条件下失效的原因。在此基础上,针对PSO算法收敛速度慢的这一劣势进行了改进,即,运用电压窗口的思路缩小算法的搜寻电压范围,从而提升速度。接着,针对算法的动态性能,提出了一种基于改进功率闭环的动态多峰值MPPT算法。该算法融合了PSO算法,功率闭环法,以及基于滞环比较的绕段观测法的优势,集成了跟踪、扫描和寻优多种模式。这种算法不仅能有效的搜寻到多峰特性的全局最大功率点,而且有较好的动态性能,可以在外界环境剧烈变化时,不失效,不误判。本文通过实验室测试和实际屋顶电站测试验证了该算法在实际工况中的可行性和有效性。
【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 多峰值 功率闭环 动态
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 本文的研究背景及研究意义15-19
• 1.1.1 国内外光伏业的发展与现状15-16
• 1.1.2 光伏发电最大功率点跟踪技术16-17
• 1.1.3 基于算法的MPPT技术17-19
• 1.1.4 基于硬件的MPPT技术19
• 1.2 本文主要研究内容19-20
• 2 光伏电池特性及其多峰值输出特性20-33
• 2.1 光伏电池特性20-26
• 2.1.1 光伏电池的发电原理20
• 2.1.2 光伏电池的数学模型20-26
• 2.2 光伏发电系统的结构26-29
• 2.3 光伏电池阵列的多峰值特性29-33
• 3 光伏电站的最大功率点跟踪技术33-44
• 3.1 单峰值输出特性的最大功率点跟踪算法34-37
• 3.1.1 固定电压法34
• 3.1.2 扰动观测法34-36
• 3.1.3 基于滞环比较的扰动观测法36-37
• 3.2 多峰值输出特性的最大功率点跟踪算法37-44
• 3.2.1 改进的全局扫描法37-38
• 3.2.2 基于扰动观测法的多峰值改进38-39
• 3.2.3 粒子群MPPT算法39-44
• 4 多峰值MPPT算法的动态改进44-63
• 4.1 粒子群(PSO)MPPT算法的动态失效分析44-47
• 4.1.1 EN5053044
• 4.1.2 动态失效分析44-47
• 4.2 基于电压窗口限制的PSO改进47-56
• 4.2.1 电压窗口确定47-49
• 4.2.2 算法执行过程49-51
• 4.2.3 电压窗口限制的仿真结果51-54
• 4.2.4 电压窗口限制的实验结果54-56
• 4.2.5 小结56
• 4.3 功率闭环法56-58
• 4.4 基于功率闭环的动态MPPT算法58-63
• 4.4.1 GMPPT算法的动态解决方案58-60
• 4.4.2 外界环境剧烈变化条件下的动态响应60-61
• 4.4.3 外界环境缓慢变化条件下的动态响应61
• 4.4.4 算法的首次启动61-63
• 5 基于功率闭环的动态MPPT算法实验验证63-71
• 5.1 实验室光伏模拟器平台验证63-66
• 5.1.1 EN50530动态性能测试63-65
• 5.1.2 模拟多峰值特性测试65-66
• 5.2 屋顶光伏电站实验验证66-70
• 5.2.1 人工遮挡测试67-68
• 5.2.2 自然遮挡动态性能测试68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周东宝;陈渊睿;;基于改进型变步长电导增量法的最大功率点跟踪策略[J];电网技术;2015年06期

2 李善寿;张兴;张鸿恺;赵为;倪华;;基于功率闭环控制与PSO算法的全局MPPT方法[J];中国电机工程学报;2014年28期

3 陈晓静;张兴;刘淳;李善寿;李本炫;;光伏系统2种多峰值MPPT算法对比研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2014年05期

4 李江;韩海霞;王晓倩;杨传东;;局部阴影下的光伏阵列MPPT算法研究[J];控制工程;2014年03期

5 张澧生;施佳;施大发;;一种改进INC和MPC的光伏最大功率点跟踪算法[J];电源学报;2014年02期

6 施云波;葛春志;王萌萌;汪亚东;渠立亮;;融合大功率点追踪和寻光感知技术的太阳能智能跟踪系统设计[J];电网技术;2014年01期

7 陈云瑶;袁成清;和树海;;基于恒压插值法的光伏发电系统最大功率跟踪[J];船海工程;2013年01期

8 谢玲玲;龚仁喜;李畸勇;;光伏发电最大功率点跟踪交错并联Boost变换器的动力学特性分析[J];中国电机工程学报;2013年06期

9 殷明慧;张小莲;叶星;邹云;;一种基于收缩跟踪区间的改进最大功率点跟踪控制[J];中国电机工程学报;2012年27期

10 朱艳伟;石新春;但扬清;李鹏;刘文颖;魏德冰;付超;;粒子群优化算法在光伏阵列多峰最大功率点跟踪中的应用[J];中国电机工程学报;2012年04期

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本文编号：481804