光伏发电最大功率点跟踪的研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chi2046
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20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,已经被广泛使用、技术上比较成熟的传统能源储量正在持续减少,对人类环境带来的危害日益突出。在这样的资源背景下,全世界的能源研究者都将目光投向了新兴可再生能源,力求可再生能源可以改变现阶段难以为继的能源结构,从而保证长远、持续的发展。在众多新能源之中,太阳能因其特有的优势逐渐进入人类生产与生活,成为新能源研究领域重视的焦点。   太阳辐射能量能够到达地面的高达80万千瓦/秒,如果将地球表面0.1%的太阳辐射能转化为电能加以利用(假设转变效率为5%),那么每年的发电量将达到5.6×1012千瓦小时,这相当于全世界能量消耗的40倍之多。正是基于太阳能丰富、高效、清洁等其特有的优势,在上世纪80年代后期,世界太阳能电池的研究不断增多、生产规模也逐渐扩大,市场应用领域日益广阔。   目前,光伏发电技术应用中还是存在需要解决的问题:太阳电池的输出易受到光照强度、外界温度以及负载的干扰,具有显著地非线性特性,降低了利用率,因此必须实时地跟踪调整太阳电池的工作点,使其能够始终在最大功率点附近,这就是最大功率点跟踪(MPPT)控制问题。   本文首先对太阳能光伏发电的现状以及光伏发电系统进行了介绍。分析了光伏电池的工作原理,在光伏电池数学模型和等效电路模型基础上,搭建了光伏电池的仿真模块,并通过分析仿真结果验证了太阳电池非线性的输出特性。   本文的核心部分从经典的DC/DC变换器出发,着重分析了Boost升压电路的工作原理及其如何实现最大功率点跟踪功能,通过MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建了Boost变换器的仿真模型。深入研究了变步长微扰观察法(Variablestep Perturbation method of Observation)和电导增量法(Incremental ConductanceAlgorithm,INC)的算法流程及实现方法,提出了一种基于Boost电路的占空比扰动跟踪控制算法,并建立了其最大功率点跟踪的仿真模型,取得了较为理想的仿真结果。
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