光伏系统发电效率提升方法的研究

发布时间：2017-08-04 13:11

  本文关键词：光伏系统发电效率提升方法的研究

  更多相关文章： 光伏系统 最大功率点跟踪 太阳运动轨迹跟踪 自动跟光

【摘要】：鉴于能源危机以及环境恶化问题的日益加重,太阳能光伏发电凭借其取之不尽、用之不竭所特有优势得到了快速发展。但是,相对于其他可再生能源而言,由于发电效率偏低和发电成本偏高的问题,光伏发电系统同样存在其弊端,针对这两大问题的研究,对于光伏产业而言,将会起到极大地促进推广的作用。因此,如何提升光伏系统发电效率已经成为光伏发电领域的研究热点。本文首先通过对光伏电池最大功率点跟踪提升光伏系统发电效率,对传统以及智能最大功率点跟踪算法进行研究,加入PID控制,提出一种基于模糊PID控制的MPPT算法,经过MATLAB仿真结果表明:在光照强度发生变化时,使用该算法光伏发电系统系统运行稳定,曲线平滑,跟踪精度高、响应时间快,控制效果明显。其次,针对光伏系统发电效率的提升,提出一种全天候太阳自动跟踪方式,将光电跟踪与太阳运动轨迹跟踪结合使用。将天气情况分为三种,采用三种跟踪模式分别与其对应,给出光电跟踪方式的设计思路以及实现方法,阐述结合GPS技术应用的太阳运动轨迹跟踪方式的计算方法,并对采用该方式进行太阳跟踪的可行性进行验证。最后,根据提出的跟踪方式,设计一套自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统,该系统为小型光伏发电系统,可应用于移动设备中,系统可进行全天候太阳自动跟踪,能够高效、稳定的运行。整个系统有两部分组成,分别是光伏跟踪系统和光伏电源系统。其中,硬件设计包括:GPS检测模块、光电检测模块、数据采集模块、计算机控制模块、外部时钟模块、充放电控制器、逆变器、DC/DC变换器等,软件设计包括:太阳自动跟踪主程序、太阳运动轨迹跟踪子程序、光电跟踪子程序。将两部分进行设备连接,对该系统进行测试,得到有关的数据与固定式光伏系统进行比较。实验结果表明,该自动跟踪系统发电效率相比于固定式系统提高近37%,证明了该跟踪算法对于光伏系统发电效率的提升的有效性。
【关键词】：光伏系统 最大功率点跟踪 太阳运动轨迹跟踪 自动跟光
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 最大功率点跟踪的研究现状10-11
• 1.2.2 太阳自动跟踪的研究现状11-12
• 1.3 本文研究内容12-13
• 第二章 独立式光伏发电系统13-32
• 2.1 独立式光伏发电系统的结构13
• 2.2 光伏电池13-16
• 2.2.1 光伏电池工作原理14
• 2.2.2 光伏电池的建模14-16
• 2.2.3 光伏电池的伏安特性曲线16
• 2.3 光伏阵列最大功率点跟踪研究16-31
• 2.3.1 最大功率点跟踪控制基本原理16-18
• 2.3.2 最大功率点跟踪的经典方法18-21
• 2.3.3 基于模糊PID控制的MPPT算法21-26
• 2.3.4 基于扰动观察法和模糊PID的光伏MPPT仿真26-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 全天候太阳跟踪算法研究32-44
• 3.1 太阳跟踪控制算法性能比较32-34
• 3.2 太阳高度角和方位角计算34-40
• 3.2.1 天球及天球坐标系34-35
• 3.2.2 真太阳时和太阳时角35-36
• 3.2.3 太阳赤纬角36
• 3.2.4 高度角和方位角计算36-40
• 3.3 全天候太阳跟踪算法40-43
• 3.3.1 全天候太阳跟踪器结构40-41
• 3.3.2 全天候跟踪算法41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统44-57
• 4.1 自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统整体结构44-45
• 4.2 光伏跟踪系统硬件设计45-48
• 4.2.1 太阳方位检测模块45
• 4.2.2 数据采集模块45-46
• 4.2.3 计算机控制模块46-48
• 4.2.4 外部时钟模块48
• 4.3 光伏电源系统硬件设计48-52
• 4.3.1 光伏电池48-49
• 4.3.2 蓄电池49
• 4.3.3 充放电控制器49-50
• 4.3.4 逆变器50-51
• 4.3.5 DC/DC变换器51
• 4.3.6 设备连接51-52
• 4.4 系统软件设计52-56
• 4.4.1 太阳自动跟踪主程序设计52-53
• 4.4.2 太阳运动轨迹跟踪子程序设计53-54
• 4.4.3 光电跟踪子程序设计54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 系统测试与结果分析57-63
• 5.1 系统测试57-58
• 5.2 结果分析58-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 发表文章目录68-69
• 致谢69-70

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本文编号：619731