微型光伏逆变器设计及其改进型MPPT方法研究

发布时间：2020-03-24 12:57

【摘要】：随着太阳能技术的发展,微型光伏发电系统得到了广泛的应用。相对于传统的大功率集成型光伏发电系统,微型光伏发电系统中的每块光伏电池板均连接一个低功耗逆变器模块,逆变器的输出功率大小是制约光伏发电系统快速发展的重要问题之一。并且光伏电池板的输出功率与环境温度以及光照强度呈非线性关系,因此研究如何实现最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术,对提高光伏发电系统的转换效率具有实际意义。本文以微型光伏逆变器为研究对象,针对光伏发电系统的组成、微型光伏逆变器的软硬件设计以及MPPT实现进行了理论分析、仿真和实验研究。文章首先介绍光伏发电系统结构体系的组成以及光伏电池的工作原理,研究了光伏电池的等效电路,并且基于Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真模型的模拟输入量为温度及光照强度,光伏电池的输出量会随输入量改变。然后介绍MPPT工作原理,分析几种常用MPPT方法的优缺点。在传统的MPPT算法的基础上,提出一种新型阶梯渐进型变步长MPPT算法。并且基于Boost电路建立光伏发电系统MPPT仿真模型,通过比较阶梯渐进型变步长扰动观察法和原始算法的仿真结果,证明了所提出的新型算法具有良好的跟踪效果。再结合实际应用中规定的电气指标,详细设计了微型光伏逆变器的硬件电路及软件程序,其中硬件电路中包括有主电路、检测电路、驱动电路、滤波电路等;软件程序包括系统主程序、中断程序、保护程序等。最后搭建了微型光伏逆变器实验平台,基于此平台完成太阳能跟踪实验。在稳态性能、动态性能及输出效率等方面比较了定步长扰动观察法和阶梯渐进型变步长扰动观察法,实验结果证明了新型算法具有良好的跟踪性能,并且其输出效率明显提高。
【图文】：

1.2.1 离网式光伏发电系统离网式光伏发电系统[17]的工作原理是将光伏电池板输出直流电接入直流负载（蓄电池）或接入逆变器经过逆变转换成交流电再接入交流负载，，如图 1-2 所示。离网式光伏发电系统又称为独立式光伏发电，可以随时随地提供电力，多用于偏远缺乏电力的地区，例如广西、湖南、江西等地。

如图1-3 所示。并网式光伏发电系统与离网式光伏发电系统的区别是离网式光伏发电系统不需要跟踪电网电压频率及相位，只需通过后级逆变器将直流电转换成交流电传输至蓄电池或负载以供使用。并网式光伏发电系统多用于超大型国家级发电站。
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM464

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本文编号：2598350