单相双级型光伏逆变器MPPT控制算法研究

发布时间：2019-10-08 20:43

【摘要】：随着人类社会的发展，能源短缺的状况愈发严重。太阳能作为一种清洁与可再生能源，越来越受到人们的青睐。由于光伏阵列输出功率与电压的非线性特性，具有最大功率点跟踪（MPPT）功能的光伏逆变器在光伏发电系统中显得十分重要。目前常用的MPPT控制算法主要有：固定电压法、扰动观察法、电导增量法、模糊控制法、神经网络控制法以及阴影条件下的MPPT控制算法。 论文分析了光伏阵列的工作原理，得到光伏阵列的等效电路模型，并在Matlab/Simulink环境下对光伏阵列进行仿真，得到在不同光照强度和环境温度下光伏阵列的P-V、I-V输出特性曲线。对局部阴影条件下的光伏阵列进行建模，通过仿真得出最优化的阴影分布方式。为光伏电站建设中光伏阵列的分布设计提供一定的依据。 为了拓宽光伏逆变器的工作电压范围，提出了宽输入电压范围MPPT控制算法，其很好地解决了在光伏输入电压过高时传统的MPPT控制算法失效的问题。该算法在光伏输入电压低于母线电压参考值时扰动BOOST的占空比，高于直流母线电压时扰动母线电压参考值，并在临界电压附近设置滞环以避免控制算法频繁切换。将局部阴影条件下光伏阵列多峰的问题考虑在内，提出了改进的MPPT控制算法，通过比较光伏输入功率的等效值S pvi确定全局最大功率点所在的区域，在得到的区域内采用宽输入电压范围MPPT控制算法得到全局的最大功率点。 为了验证本文所述改进的MPPT控制算法的有效性，搭建了Matlab/Simulink光伏逆变器仿真模型；并且设计了一款3KW光伏逆变器作为实验平台。仿真和实验结果验证了MPPT控制算法在动态环境下可以有效地跟踪最大功率点。
【图文】：

1 绪论究背景与意义经济和社会的迅猛发展，能源短缺和环境污染已经成为制两大重要问题。因此人类必须在传统的化石能源消耗殆尽。太阳能作为一种清洁与可再生能源，以其覆盖范围广，等优点受到人们的广泛青睐[1]。目前对太阳能的利用主要和光伏利用三种方式[2]。光伏利用作为太阳能发电的一种的关注。图 1.1 所示为从 2001 年至 2011 年全球光伏太阳近 10 年中光伏太阳能发电量呈指数增加。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文性地断开工作电路来测量实时的开路电压，从而导致(Perturb & Observe)是目前最常用的一种 MPPT 实现方法。其工作原理是最大功率点[8]。如图 1-2 所示当工作点在最大功率点左的增加（减小）时其输出功率相应的增加（减小）。因小）并且光伏输出功率增加（减小）时，当前工作点电压需要增加才能达到最大功率点；相反当光伏输出功率减小（增加）时，，证明当前工作点在最大功率点才能达到最大功率点。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464

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本文编号：2546440