光伏阵列的旁路二极管重构及功率优化控制
发布时间：2021-05-09 07:45
伴随着经济社会的快速发展,我国对能源的需求越来越强烈,但是传统化石能源正在日趋枯竭,且化石能源的大规模应用也严重威胁了地球的生态平衡。由于太阳能是一种清洁、安全、易获取新型可再生能源,世界各国都在加速推动光伏产业的发展。但是在复杂光照条件下光伏发电系统极易发生功率失配问题,使光伏系统输出功率损耗大幅上升,严重时还会导致光伏发电系统过热损坏,旁路二极管的优化配置是解决上述问题的重要手段之一。本文的主要研究内容是光伏发电系统的失配特性分析及基于旁路二极管重构的功率优化控制。主要内容如下:（1）根据光伏电池的物理原理,建立数学模型并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建光伏电池模型,初步分析辐照强度及温度对光伏电池输出特性的影响。（2）分析光伏发电系统的失配特性是优化控制系统的前提,本文引入旁路二极管导通损耗这一参数,提出并建立复杂光条件下光伏阵列失配输出特性的P-I分段模型,并在Matlab/Simulink环境中搭建测试模型。依据P-I分段模型分析旁路二极管对光伏阵列输出功率的影响,并分析了不同旁路二极管配置模式下,光伏阵列的导通损耗和旁路损耗。本文在上述研究基础上,从降低复杂光...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光伏产业发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 光伏发电系统优化控制研究现状
1.3.1 复杂光照下光伏系统的仿真建模及输出特性研究现状
1.3.2 旁路二极管优化配置研究现状
1.3.3 复杂光照条件下最大功率点跟踪技术研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第二章 光伏电池原理及输出特性分析
2.1 光伏电池的工作原理
2.2 光伏电池的建模与仿真
2.2.1 光伏电池的数学模型
2.2.2 光伏电池Matlab/Simulink建模
2.2.3 光伏电池输出特性分析
2.3 本章小结
第三章 复杂光照下旁路二极管重构策略及功率优化控制
3.1 复杂光照下光伏组件输出特性分析
3.1.1 旁路二极管的工作原理
3.1.2 光伏组件在复杂辐照度下的P-I分段输出特性
3.2 旁路二极管配置方式分析
3.3 最大功率点跟踪算法分析
3.3.1 扰动观察法
3.3.2 电导增量法
3.3.3 粒子群算法
3.4 基于P-I分段模型的旁路二极管重构及优化控制策略
3.5 仿真实验验证
3.5.1 最大输出功率测试
3.5.2 最大功率点跟踪测试
3.6 本章小结
第四章 优化控制系统硬件电路设计
4.1 带旁路二极管重构结构的光伏组件电路设计
4.2 DC/DC变换电路的设计
4.3 数字控制系统设计
4.3.1 主控制器芯片选型及外围电路设计
4.3.2 模拟信号处理模块
4.3.3 多路信号处理模块
4.4 人机交互模块和辅助电源模块
4.4.1 人机交互模块
4.4.2 辅助电源模块
4.5 系统程序设计
4.6 系统实测验证
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏发电上网电价政策推动光伏产业健康发展[J]. 金希. 中国设备工程. 2020(08)
[2]粒子群优化算法中惯性权重改进策略综述[J]. 杨博雯,钱伟懿. 渤海大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]中国光伏行业发展前景研究报告[J]. 电器工业. 2018(10)
[4]基于智能旁路二极管对遮阴影响下的太阳能模组优化设计[J]. 王秀云,王见,田壁源,车永亮,马玏,王喆. 电力系统保护与控制. 2018(11)
[5]太阳能发电系统现状及发展趋势[J]. 王涛. 电子技术与软件工程. 2017(23)
[6]遮挡下光伏组件中旁路二极管的研究[J]. 程泽,宋成,刘力. 电力电子技术. 2017(04)
[7]改进型扰动观察法在光伏MPPT中的研究[J]. 荣德生,刘凤. 电力系统及其自动化学报. 2017(03)
[8]基于BP神经网络的复杂光照条件下光伏列阵MPPT控制研究[J]. 李帅,毕大强,任先文. 电气开关. 2016(06)
[9]智能重构旁路二极管对阴影下太阳能电池的输出功率提升[J]. 曹哲,尤政,何磊,张一喆,徐依朵,贾卓. 西北工业大学学报. 2016(04)
[10]光伏电池的建模综述[J]. 张纯杰,赵志刚,桑虎堂. 电源技术. 2016(04)
硕士论文
[1]大型领跑者光伏电站设计与优化研究[D]. 陈辉.西安建筑科技大学 2018
[2]光伏发电系统改进型变步长MPPT控制研究[D]. 周东宝.华南理工大学 2016
[3]基于变步长MPPT模糊控制的光伏并网发电系统的研究[D]. 王云飞.华北电力大学 2012
[4]光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究[D]. 陈如亮.汕头大学 2007
本文编号：3176923
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光伏产业发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 光伏发电系统优化控制研究现状
1.3.1 复杂光照下光伏系统的仿真建模及输出特性研究现状
1.3.2 旁路二极管优化配置研究现状
1.3.3 复杂光照条件下最大功率点跟踪技术研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第二章 光伏电池原理及输出特性分析
2.1 光伏电池的工作原理
2.2 光伏电池的建模与仿真
2.2.1 光伏电池的数学模型
2.2.2 光伏电池Matlab/Simulink建模
2.2.3 光伏电池输出特性分析
2.3 本章小结
第三章 复杂光照下旁路二极管重构策略及功率优化控制
3.1 复杂光照下光伏组件输出特性分析
3.1.1 旁路二极管的工作原理
3.1.2 光伏组件在复杂辐照度下的P-I分段输出特性
3.2 旁路二极管配置方式分析
3.3 最大功率点跟踪算法分析
3.3.1 扰动观察法
3.3.2 电导增量法
3.3.3 粒子群算法
3.4 基于P-I分段模型的旁路二极管重构及优化控制策略
3.5 仿真实验验证
3.5.1 最大输出功率测试
3.5.2 最大功率点跟踪测试
3.6 本章小结
第四章 优化控制系统硬件电路设计
4.1 带旁路二极管重构结构的光伏组件电路设计
4.2 DC/DC变换电路的设计
4.3 数字控制系统设计
4.3.1 主控制器芯片选型及外围电路设计
4.3.2 模拟信号处理模块
4.3.3 多路信号处理模块
4.4 人机交互模块和辅助电源模块
4.4.1 人机交互模块
4.4.2 辅助电源模块
4.5 系统程序设计
4.6 系统实测验证
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏发电上网电价政策推动光伏产业健康发展[J]. 金希. 中国设备工程. 2020(08)
[2]粒子群优化算法中惯性权重改进策略综述[J]. 杨博雯,钱伟懿. 渤海大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]中国光伏行业发展前景研究报告[J]. 电器工业. 2018(10)
[4]基于智能旁路二极管对遮阴影响下的太阳能模组优化设计[J]. 王秀云,王见,田壁源,车永亮,马玏,王喆. 电力系统保护与控制. 2018(11)
[5]太阳能发电系统现状及发展趋势[J]. 王涛. 电子技术与软件工程. 2017(23)
[6]遮挡下光伏组件中旁路二极管的研究[J]. 程泽,宋成,刘力. 电力电子技术. 2017(04)
[7]改进型扰动观察法在光伏MPPT中的研究[J]. 荣德生,刘凤. 电力系统及其自动化学报. 2017(03)
[8]基于BP神经网络的复杂光照条件下光伏列阵MPPT控制研究[J]. 李帅,毕大强,任先文. 电气开关. 2016(06)
[9]智能重构旁路二极管对阴影下太阳能电池的输出功率提升[J]. 曹哲,尤政,何磊,张一喆,徐依朵,贾卓. 西北工业大学学报. 2016(04)
[10]光伏电池的建模综述[J]. 张纯杰,赵志刚,桑虎堂. 电源技术. 2016(04)
硕士论文
[1]大型领跑者光伏电站设计与优化研究[D]. 陈辉.西安建筑科技大学 2018
[2]光伏发电系统改进型变步长MPPT控制研究[D]. 周东宝.华南理工大学 2016
[3]基于变步长MPPT模糊控制的光伏并网发电系统的研究[D]. 王云飞.华北电力大学 2012
[4]光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究[D]. 陈如亮.汕头大学 2007
本文编号：3176923
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