基于模糊控制的光伏发电系统MPPT的研究

发布时间：2020-08-08 12:31

【摘要】：当今社会,环境污染和能源匮乏问题一直困扰着人类。为了解决经济发展和环境污染之间的矛盾,必须去研究新型能源来缓解目前能源和环境方面的危机。太阳能是清洁的可再生能源,人们已经投入大量精力去研究和开发太阳能。随着对光伏发电的不断探究和开发,光伏发电产业也取得较好的成果。但是,光伏发电的研究过程中也出现许多难题。太阳能转换效率低和光伏电池输出容易受外界因素影响等难题仍需要去解决。光伏发电系统MPPT技术是提升光伏系统效率的重要手段。本文首先阐述一下课题研究背景及意义,并论述了光伏发电系统,包含它的工作原理和分类。阐述了光伏电池的原理,并搭建出光伏电池仿真模型,剖析了仿真的输出曲线,探究温度和光照强度的改变对光伏电池输出产生的影响。其次,对BUCK电路和BOOST电路进行研究,了解光伏系统的特点后,选择BOOST电路作为光伏MPPT系统的主回路。并阐述一些常用的光伏发电系统MPPT方法,分析了扰动观察法(PO)、恒定电压法、电导增量法等MPPT方法的优劣。最后,MPPT技术作为实现光伏系统MPPT的重要手段,在分析常见的MPPT控制方法前提下。针对PO法在追踪光伏发电最大功率点上的不足,提出了改进方法,即基于模糊扰动控制的光伏发电系统MPPT,并设计了改进的光伏系统的MPPT的仿真模型。不同的MPPT技术会对光伏系统的效率产生不同的效果,在Matlab/Simulink中对比分析PO法和模糊扰动控制的光伏发电系统MPPT的仿真效果。结果表明基于模糊扰动控制的光伏发电系统MPPT在外界环境参数(温度和光照强度)发生改变时,改进后的系统在追踪光伏发电系统最大功率的响应时间约为0.13s,比基于扰动观察法的光伏发电系统MPPT的响应时间缩短了一半,并且波动较小稳定性较好,从而验证了该算法的优越性和可行性。改进后的MPPT方法,使系统更快更稳的跟踪光伏系统的最大功率,有利于提升光伏发电的效率。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615;TP273.4
【图文】：

曲线,光伏电池,光照,曲线

Fig.11 I-U and PU curve of photovoltaic cell under different lighta）、（b）可以得出，在周围环境温度幅度未发生改变的干扰改变将会使光伏电池中短路电流的大小明显改变，而开路电压几地改变。具体的分析是：若光照强度幅度变化增大，则光伏电池，同样最大功率也将会增大；若光照强度幅度变化减小，则光伏减小，同样最大的功率值也将会减小。

曲线,光伏电池,曲线,幅度变化

图 11 光照改变下光伏电池 I-U、P-U 曲线Fig.11 I-U and PU curve of photovoltaic cell under different light（a）、（b）可以得出，在周围环境温度幅度未发生改变的干扰度改变将会使光伏电池中短路电流的大小明显改变，而开路电压多地改变。具体的分析是：若光照强度幅度变化增大，则光伏电大，同样最大功率也将会增大；若光照强度幅度变化减小，则光流减小，同样最大的功率值也将会减小。

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安徽理工大学硕士论文总之，若周围环境温度不变，则光照强度与光伏电池短路电流变化具有正相关性；若光照强度不变，则周围环境温度与光伏电池短路电流变化具有负相关性，两者的变化将会严重的影响光伏电池的最大输出功率。3.2.2 建立光伏电池仿真模型前面仅仅是在理论上认识，并没有涉及光伏电池的建模过程。按照前面的工程领域上分析过程，按照给出的演算流程在 MATLAB/Simulink 仿真软件上构建模型，如图 13 所示。Isc_ref0.0025[Isc]

【参考文献】