本文關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制策略的研究

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【摘要】：隨著環(huán)境污染嚴(yán)重、化石燃料枯竭等問題的日益嚴(yán)重,太陽能作為可再生能源,由于其對環(huán)境污染少、能量儲量大等優(yōu)點(diǎn)被得到廣泛的推行利用。在太陽能眾多利用中光伏發(fā)電是重要形式之一,通過采用光伏陣列將光能轉(zhuǎn)換成電能,然后儲存到蓄電池中或并到電網(wǎng)供給用戶的一種發(fā)電方式。但是光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的光伏電池容易受外界環(huán)境因素的影響,使得轉(zhuǎn)換的能量得不到充分的利用,對光伏電池的最大功率點(diǎn)(MPP)進(jìn)行跟蹤控制十分必要。光伏發(fā)電系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)多種多樣,本文對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分類介紹,對其典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,針對比較常見的DC/DC變換電路的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計采用Boost電路實(shí)現(xiàn)MPPT算法。通過分析光伏電池的等效電路,光伏電池的利用率除了與光伏電池的內(nèi)部特性有關(guān)外,對光照強(qiáng)度和溫度的影響最為明顯,通過分析光伏電池在不同環(huán)境下的輸出特性,然后結(jié)合Boost電路的工作原理,實(shí)現(xiàn)對MPPT的跟蹤控制。本文對光伏電池模型及其電氣特性進(jìn)行研究分析,其中對典型的控制算法,如插值計算法、滯環(huán)比較法和擾動觀測法進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹,針對各自算法的優(yōu)缺點(diǎn)提出改進(jìn)算法基于插值計算法結(jié)合變步長滯環(huán)比較法,在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下,對改進(jìn)算法與典型算法進(jìn)行仿真對比,仿真結(jié)果表明改進(jìn)算法更具有快速性和穩(wěn)定性。本文設(shè)計以DSP控制芯片TMS320F28335為核心的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制硬件電路和軟件部分。硬件電路包括保護(hù)電路、驅(qū)動電路、Boost主電路和直流電流、電壓采樣處理電路。軟件包括主程序流程設(shè)計、采樣部分設(shè)計和中斷子程序流程設(shè)計等,本文都進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計的介紹。對光伏發(fā)電系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計,搭建500W樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)際波形測試,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證改進(jìn)型算法的控制策略可靠性,實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 插值計算法 滯環(huán)比較法 Matlab/Simulink
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 前言11-17
• 1.1 課題研究的目的和意義11-13
• 1.1.1 課題研究的目的11-12
• 1.1.2 課題研究的意義12-13
• 1.2 光伏發(fā)電國內(nèi)外研究動態(tài)13-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究動態(tài)13-14
• 1.2.2 國外研究動態(tài)14-15
• 1.3 最大功率跟蹤控制的發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容16-17
• 2 光伏發(fā)電系統(tǒng)17-26
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及拓?fù)?/span>17-20
• 2.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類17-18
• 2.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 太陽能光伏電池數(shù)學(xué)模型及特性分析20-23
• 2.2.1 太陽能光伏電池數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.2.2 太陽能光伏電池電氣特性22-23
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT跟蹤控制23-25
• 2.3.1 Boost升壓電路工作原理23-24
• 2.3.2 Boost電路MPPT的控制技術(shù)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制算法研究26-38
• 3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤及算法26
• 3.2 擾動觀測法26-31
• 3.2.1 定步長擾動觀測法27-28
• 3.2.2 變步長擾動觀測法28-29
• 3.2.3 滯環(huán)比較擾動觀測法29-31
• 3.3 插值計算法結(jié)合變步長滯環(huán)比較法31-33
• 3.4 MATLAB/SIMULINK仿真MPPT算法33-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制軟硬件設(shè)計38-52
• 4.1 信號檢測與處理38-43
• 4.1.1 數(shù)字信號處理器TMS320F2833538-39
• 4.1.2 信號檢測電路設(shè)計39-40
• 4.1.3 高速A/D采樣電路40-42
• 4.1.4 保護(hù)電路設(shè)計42-43
• 4.2 Boost升壓電路參數(shù)設(shè)計43-45
• 4.2.1 電感參數(shù)設(shè)計44-45
• 4.2.2 穩(wěn)壓電容參數(shù)設(shè)計45
• 4.2.3 開關(guān)管及二極管參數(shù)設(shè)計45
• 4.3 IPM驅(qū)動電路設(shè)計45-48
• 4.3.1 IPM電源電路設(shè)計46-48
• 4.3.2 IPM驅(qū)動隔離電路設(shè)計48
• 4.4 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計48-51
• 4.4.1 開發(fā)環(huán)境簡介48
• 4.4.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計48-49
• 4.4.3 A/D采樣程序設(shè)計49-50
• 4.4.4 中斷程序設(shè)計50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 5 實(shí)驗(yàn)部分52-57
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺52-53
• 5.2 測試波形53-56
• 5.2.1 直流側(cè)電壓波形53-54
• 5.2.2 直流側(cè)電流波形54
• 5.2.3 交流側(cè)電壓波形54-55
• 5.2.4 交流側(cè)電流波形55
• 5.2.5 PWM驅(qū)動波形55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 6 結(jié)論與展望57-58
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62

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本文編號：960046