基于多峰值MPPT光伏并网系统的研究

发布时间：2019-11-11 09:48

【摘要】：随着能源环境危机的不断加剧,可再生的太阳能日益显得重要。光伏并网发电是太阳能利用的最主要形式。迄今为止,人们对光伏并网系统进行了广泛的研究,但仍有多问题未能得到很好的解决。因此对光伏并网系统的研究具有十分重要的现实意义。本文对遮荫条件下的光伏并网系统进行了深入的研究,重点研究了光伏电池的最大功率跟踪、拓扑结构及其控制策略、系统软硬件设计等三个方面的问题,主要研究工作包括： 1.深入分析了现有多峰值MPPT算法的特点,建立了遮荫条件下光伏阵列的数学模型,基于该模型,获得了其输出特性,通过研究输出特性,提出基于梯度法和扰动观察法的多峰值MPPT算法,给出算法的实现过程并进行了仿真实验验证。 2.深入分析了常用并网逆变器的拓扑结构及其控制策略的特点和遮荫条件下光伏阵列输出特性,确定了“Boost变换器+全桥逆变器”两级主电路拓扑结构和并网电流的双闭环PI控制策略,并通过MATLAB对系统进行了仿真。仿真结果验证了控制策略的可行性。 3.完成并网系统的硬件和软件的设计。硬件的设计包括BOOST电路、三相逆变电路、DSP控制电路、电源电路、电压电流采样电路、过零比较电路、隔离限幅电路等的设计和制作。软件主要包括系统主程序、初始化子程序、MPPT控制程序、锁相控制程序、中断子程序、ADC控制子程序、SPWM控制子程序。 4.搭建了3kW系统实验平台。对系统在无遮荫和遮荫两个情况进行了实验,测试了控制器和并网逆变器输出波形。实验结果表明,系统能快速的跟踪光伏电池的最大功率点；快速锁定输出符合并网条件的交流电,有效维持母线电压的稳定；具有很好的对环境突变的抗干扰能力。
【图文】：

示意图,光伏电池,示意图,光伏阵列

由于单体光伏电池发出的功率大多是几百瓦，为了满足实际应用的需要就必须把许多个太阳能电池串联或并联起来组成光伏阵列，得到大功率的光伏发电系统。当光伏阵列处在被局部遮荫的情况时，光伏阵列的输出特性曲线将呈现多个局部峰值点，有可能使得单峰值的MPPT算法失效。在此情况下为了提高光伏阵列的效率，，就必须采取措施尽量提高其工作效率。2.1光伏电池的输出特性2. 1. 1光伏电池工作原理太阳能光伏电池利用的光电材料主要有单晶娃、多晶桂、砷化镓、非晶娃、硒铟铜等半导体材料，它们的光电转换原理都是光电效应，也就是光生伏打效应。当光电材料被太阳照射时，光电子被激发产生电流。如图2-1所示，形象地描绘了在太阳的照射下光伏电池单元是如何产生电能。

示意图,光伏电池,功率输出,光生电流

当光伏电池外部接负载后，光生电流从P区（正极）流出，经过负载流向N区（负极），那么负载就获得了功率。如下图2-3所示为光伏电池功率输出示意图。命々^ ^ IPN结 isifiifS |o~ 图2-3光伏电池的功率输出7
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4

【参考文献】