本文關鍵詞：基于多峰值MPPT控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設計

  更多相關文章： 多峰值MPPT 光伏發(fā)電 前級系統(tǒng) 三電平Buck-Boost 中點電壓平衡 跟蹤性能

【摘要】：對最大功率點跟蹤控制(MPPT)技術的研究是目前光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的熱點和主要課題。將多峰值MPPT技術應用于光伏發(fā)電系統(tǒng),可以有效地解決不均勻光照條件下光伏陣列較難跟蹤實際最大功率點的問題,降低能源損耗,提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的能源利用率,具有良好的發(fā)展前景。課題以獨立光伏發(fā)電前級系統(tǒng)作為研究內(nèi)容,采用非隔離型DC/DC變換器作為系統(tǒng)拓撲,并將多電平技術應用于變換器。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)對變換器輸入電壓范圍的要求,提出將三電平Buck-Boost電路作為變換器拓撲。介紹了變換器的工作原理和紋波特性,進行了電路參數(shù)設計,并通過仿真進行驗證。仿真結果表明變換器工作正常,具有較高的電壓增益,同時在降低電感電流紋波和開關管電壓應力方面具有優(yōu)勢。針對變換器可能出現(xiàn)的中點電壓不平衡現(xiàn)象,提出了基于脈沖寬度調制的中點電壓平衡控制策略,經(jīng)仿真分析,該策略可以有效維持中點電位平衡。通過理論分析建立光伏電池工程實用模型,分析對比了三種常用單峰自尋優(yōu)算法的MPP跟蹤效果。研究了光伏陣列的輸出多峰值現(xiàn)象,提出了任意光照條件下光伏陣列輸出特性的數(shù)學表達式,并建立了光伏陣列的多峰值仿真模型。對電導增量法進行了改進,在此基礎上提出了基于數(shù)學模型的多峰值MPPT算法,分別在光照均勻和不均勻條件下對算法的跟蹤性能進行仿真,仿真結果表明該算法在任意光照條件下均具有良好的跟蹤效果。設計并制作原理樣機,對光伏發(fā)電前級系統(tǒng)進行實驗研究,具體包括：直流變換器功能及效率實驗、中點電壓調節(jié)實驗和光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT算法應用實驗。實驗結果表明基于脈沖寬度調制的中點電壓平衡控制策略可以有效進行電壓調整,具有較強實用性；基于數(shù)學模型的多峰值MPPT算法可以在任意光照條件下實現(xiàn)最大功率點跟蹤,跟蹤性能良好。
【關鍵詞】：多峰值MPPT 光伏發(fā)電 前級系統(tǒng) 三電平Buck-Boost 中點電壓平衡 跟蹤性能
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題的研究背景和意義11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介11-16
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結構簡介11-13
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器簡介13-14
• 1.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多電平功率變換器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 最大功率點跟蹤技術的研究16-19
• 1.3.1 傳統(tǒng)MPPT控制技術的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 多峰值MPPT控制技術的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 2 三電平非隔離型DC/DC變換電路21-39
• 2.1 三電平Buck-Boost電路的提出及原理介紹21-23
• 2.2 三電平Buck-Boost電路參數(shù)設計及工作過程分析23-33
• 2.2.1 三電平Buck-Boost電路參數(shù)設計23-27
• 2.2.2 三電平Buck-Boost電路工作模式分析27-30
• 2.2.3 三電平Buck-Boost電路的紋波特性30-33
• 2.3 三電平Buck-Boost電路中點不平衡狀態(tài)分析33-38
• 2.3.1 中點不平衡狀態(tài)對電路的影響34-35
• 2.3.2 基于脈沖寬度調制的中點電壓平衡控制策略的設計35-38
• 2.4 本章小結38-39
• 3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT技術的研究39-68
• 3.1 光伏電池的建模與仿真39-46
• 3.1.1 光伏電池工作原理39
• 3.1.2 光伏電池數(shù)學模型的建立39-41
• 3.1.3 光伏電池工程模型的建立41-46
• 3.2 幾種常用單峰MPPT算法的仿真分析46-52
• 3.2.1 恒電壓跟蹤法47-49
• 3.2.2 擾動觀察法49-50
• 3.2.3 電導增量法50-52
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT技術的實現(xiàn)52-67
• 3.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值現(xiàn)象的產(chǎn)生53-55
• 3.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值模型的建立55-58
• 3.3.3 基于數(shù)學模型的多峰值MPPT算法的提出58-62
• 3.3.4 多峰值MPPT算法的仿真分析62-67
• 3.4 本章小結67-68
• 4 光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件電路設計68-81
• 4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體結構68
• 4.2 直流變換器設計68-70
• 4.3 DSP控制電路設計70-75
• 4.3.1 TMS320F28335 DSP控制芯片70-71
• 4.3.2 時鐘電路設計71
• 4.3.3 電源電路設計71-73
• 4.3.4 復位電路設計73
• 4.3.5 JTAG接口電路設計73-74
• 4.3.6 Boot-select電路設計74-75
• 4.4 隔離驅動電路設計75-76
• 4.5 隔離電源電路設計76-77
• 4.6 隔離采樣電路設計77-80
• 4.7 本章小結80-81
• 5 光伏發(fā)電系統(tǒng)軟件設計81-87
• 5.1 CCS集成開發(fā)環(huán)境簡介81-82
• 5.2 AD采樣程序設計82-83
• 5.3 PWM程序設計83-84
• 5.4 多峰值MPPT算法程序設計84-85
• 5.5 中點電壓調節(jié)程序設計85-86
• 5.6 本章小結86-87
• 6 實驗與結果分析87-105
• 6.1 實驗環(huán)境構建87-90
• 6.2 直流變換器功能實驗90-91
• 6.3 直流變換器效率實驗91-92
• 6.4 中點電壓調節(jié)實驗92-93
• 6.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT算法應用實驗93-103
• 6.6 本章小結103-105
• 7 結論105-106
• 致謝106-107
• 參考文獻107-111
• 附錄A111-113
• 附錄B113-121
• 附錄C121

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