光伏DCDC变换器最大功率跟踪算法研究与设计——硕士论文

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1、光伏DC/DC变换器最大功率跟踪算法研究与设计武汉理工大学（申请工学硕士学位论文）光伏DC/DC变换器最大功率跟踪算法研究与设计培养单位：自动化学院学科专业：电力电子与电力传动研究生：指导老师：年月II分类号密级UDC学校代码学位论文题目光伏DC/DC变换器最大功率跟踪算法研究与设计英文题目DesignandStudyofPhotovoltaicConverterandMaximumPowerPointTracking研究生姓名指导教师姓名职称学位博士单位名称武汉理工大学邮编申请学位级别工学硕士学科专业名电力电子与电力传动论文提交日期论文答辩日期学位授予单位武汉理工大学学位

2、授予日期答辩委员会主席评阅人年月II武汉理工大学硕士学位论文摘要由于世界能源总量不断减少，人们对能源的需求不断增加，寻找一种清洁、高效的能源成为当前人们关注的焦点。光伏发电是解决能源短缺的方法之一，但是太阳能电池板输出电压范围宽，受光照、温度以及负载影响大，因此需要加入光伏变换器及储能设备，保证太阳能电池板以最大功率输出。当日照条件不均时，在局部阴影条件下P-V曲线会出现多个峰值的现象，造成光伏变换器无法稳定工作，以及影响太阳能电池板寿命。因此需要设计一种输入范围宽、效率高，而且在不同日照条件下能够有效追踪全局最大功率点的光伏变换器。本文设计了一台2100W光伏变换器，并对

3、其工作特性及控制算法进行研究和分析，本文具体工作内容具体如下：本文以光伏发电中的光伏变换器为研究对象，阐述了光伏发电以及最大功率跟踪算法的国内外研究现状。根据光伏变换器的指标，分析满足指标要求的光伏变换器拓扑，设计了功率器件、电感和电容等电路主要参数。并计算了光伏变换器的损耗，优化了机箱结构。根据光伏变换器的输入输出范围，设计了相应的采样、保护、通信以及驱动电路。为实现最大功率跟踪，需要通过光伏变换器控制太阳能电池板的输出电压。本文建立了光伏变换器的小信号模型，并依据电感电流连续及不连续两种情况设计了不同的补偿器，保证光伏变换器能够快速、稳定的控制太阳能电池板输出电压。同时

4、本文分析了光伏变换器的启动方式，提出了光伏变换器软启动控制方法。依据太阳能电池工作原理，建立了太阳能电池板的模型，分析了太阳能电池的工作原理，以及局部阴影条件下的输出特性。由于存在传统最大功率跟踪算法会出现振荡和局部阴影条件下最大功率跟踪算法出现失配的问题，本文对传统最大功率跟踪算法进行了改进，提高了最大功率跟踪的速度和精度，重新设计了局部阴影条件下最大功率跟踪算法，并通过仿真验证了该算法的准确性。为验证光伏变换器设计的合理性，本文在输出功率为2100W的光伏变换器上进行实验。结果表明，光伏变换器的控制算法及最大功率跟踪算法使用非常有效。关键词：光伏发电，光伏变换器，局部阴

5、影，最大功率跟踪74武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapidlydecreasingenergyresourcesandincreasingenergydemand,lookingforaclean,highlyefficientenergyhasdrawnpublicattention.Photovoltaiccellisoneofthemethodtosolveenergyshortage.Howeverthephotovoltaiccellistobeinfluencedbytheirradiation,temperatureandload,a

6、ndhasawiderangeofoutputvoltage.Thus,itisnecessarytoaddenergystoragedeviceandDC/DCconvertertoensurephotovoltaiccell’soutputatitsmaximumpowerpoint.Thispaperregardsolarconverterasstudyingsubject,bydesigningandtestitspowerandcontrolcircuitandmaximumpowerpointtrackingalgorithm.Themainresearchco

7、ntentsareasfollows.Firstofall,choosetheproperphotovoltaicconvertertopologywhichissuitableforsolarcellandbattery.Designthemainparametersincludingpowerdevices,inductorandcapacitorsbythecommonmethod.Analyzethepossiblelossesofeachcomponentanddesignreasonablechassi