太阳能光伏发电系统能效控制研究

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1、摘要太阳能光伏发电的技术和产业不仅是现在世界能源的重要供应，同时也具有很大的开发潜力，能够作为未来的主要能源来源。本文以太阳能发电系统作为研究的对象，以最大限度地利用太阳能发电的能源效率为主要目标，进行光伏发电系统的综合控制研究，其中包括最大功率跟踪控制和升压变换电路等理论与仿真研究。太阳能光伏阵列的输出特性是光伏发电系统研究中的最基本的问题。本文在光伏阵列的输出特性方程基础上，运用Matlab/Simulink搭建了太阳能光伏阵列仿真模型，克服传统光伏阵列模型中过程复杂的缺点，更好的为实现指导理论研究、系统仿真和系统设计提供了基础保证。最大功率点跟踪(MPPT)方法为光伏发电系统

2、中进一步提高系统能效的重要手段。本文在模拟太阳能光伏阵列输出特性和建立仿真模型的基础上，研究最大功率点跟踪的原理和方法，并针对常见MPPT方法比较分析。建立了以Boost电路作为核心实现的独立光伏发电系统MPPT仿真模型，利用该模型中不需要精确的内部电路特性以及相关参数，可实时模拟光伏阵列及其MPPT特性的实现。在此基础上，针对原有固定步长干扰观察法所存在的问题，提出了一种改进的模糊自适应变步长干扰观察MPPT的研究方法，并对此算法利用Matlab/Simulink进行模拟仿真。仿真结果表明：这种改进的模糊自适应干扰观察MPPT的方法能够稳定、高效地跟踪太阳能光伏阵列最大功率点；同

3、时，在环境温度、日照强度等系统参数扰动的情况下，能够快速寻找新的工作点，并保持系统稳定，表现出很好的动态特性。在实际太阳能光伏发电系统的设计中，具有重要的理论意义和实用价值。关键词：太阳能，光伏阵列，MPPT，MATLAB仿真，Boost，FuzzycontrolIAbstractWiththedevelopmentofphotovoltaic(PV)technologies,applicationsofphotovoltaichavegrownrapidly,indicatingthatthephotovoltaicareattractivetoproduceenvironmen

4、tallybenignelectricityfordiversifiedpurposes.Inordertomaximizetheuseofsolarenergy,thisthesisfocusesonthePVpowergenerationsystems,whichincludesmodelingofPVsystems,maximumpowerpointtracking(MPPT)methodsforPVarrays.ThemodelofPVarraysisthebaseofresearchonPVsystems.Thisthesispresentssimulationmodel

5、ofPVarraysbasedontheoutputcharacteristicsformulas.Itcanbedirectlyappliedincircuitsimulationandsystemanalysis.MaximumPowerPointTracking(MPPT)methodisanimportantmeanstoimprovethesystemefficiencyofPVpowergenerationsystem.MPPTtheoryandvariousMPPTalgorithmsareintroducedintheliterature.Furthermore,t

6、hisarticleanalyzestheprincipleofBoostcircuitandimpedancetransformationcharacteristicinstand-alonePVsystemwithMPPTtechnologyapplications.ThesimulationstudyofBoostcircuitappliedintheMPPTiscompletedbasedonSimulinksimulationmodel.Basedonthoseresearches,thisthesisproposesanovelimplementationofanada

7、ptivedutycycleP&OalgorithmthatcanreducethemaindrawbackscommonlyrelatedtothetraditionalP&Omethod,atthesametime,thesimulationresultsverifythatthenovelMPPTalgorithmcantrackPVarray„sMPPefficient,evenunderthecircumstanceofisolationlevel,ambi