光伏发电系统功率优化设计

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1、硕士研究生学位论文光伏发电系统功率优化设计学生姓名田峻宇学科、专业集成电路工程研究方向光伏并网系统张卫平“校外导师张文学北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书学位论文作者完全了

2、解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。口保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限密自论文注年释：本月学位论日文起不至属于保年密范围月，适用日本止授，权解书密。后适用本授权书。北方工业大学硕

3、士学位论文光伏发电系统功率优化设计摘要现如今，随着能源危机愈演愈烈，全世界对可再生性和绿色性的能源提出了巨大的需求。而绿色太阳能一直是被推人为可靠性较强的一种能源，已经被推广到世界各个地方。太阳能从最开始用作简单的热水，电灯等，发展到现在，已经形成具有非常大产业规模的发电方式，除了大型的光伏电站之外，分布式太阳能微网系统也在大行其道。因此，解决光伏发电系统中存在的电力技术问题，对整个系统的功率优化有非常重要的理论价值与实际意义。光伏发电系统功率优化问题是指：在大型光伏电站的发电过程中，由于太阳能电池的发电

4、特性存在个体差异，而这种差异很有可能导致系统中某一部分的功率损耗严重，甚至对整个发电系统形成影响。最常见的问题有光伏电站中串联支路电流取小效应和并联支路中电压钳位效应。造成这两种效应的主要原因是太阳光照强度不均匀或者遮蔽物导致的阴影问题。当上述情况发生时，太阳能电池输出特性发生变化，这种变化致使被串联起来的电池板不能协同工作，功率不能顺利传递出去，只能以热能的形式损耗。通常我们在使用太阳能时，对于功率追踪问题，解决方案为最大功率点追踪技术，简称为技术。该技术是指实时监控太阳能电池的输出特性，追踪太阳能电池

5、输出功率的最大化。该技术涵盖了光伏阵列建模，功率优化技术，现代电力电子变化技术以及控制理论等众多领域。现目前，技术已近较为成熟，但是仍然不能完美解决光伏发电系统中的功率损耗问题，仍有研宄和改进的必要性。本文介绍了一种直接用于监控每一块太阳能电池工作情况的功率优化器，其作用是替代传统的功率追踪方式，利用电力电子技术，调整被优化器监控的太阳能电池输出特性。既解决了功率追踪问题，又优化了上面提到的发电系统功率损耗问题。同时，本文的优化器在此基础上加入通信功能，使电站式太阳能电池的监控更加简易。关键词：太阳能电池

6、，最大功率点追踪，功率优化，光伏发电系统北方工业大学硕士学位论文，，”，，，吨，，，，，，，北方工业大学硕士学位论文目录光伏发电系统功率优化设计摘要课题研宄的背景及意义课题发展的现状和前景光伏电池的发展现状和前景伏发电系统的现状和前景课题研宄的主要内容太阳能电池及技术太阳能电池光生伏特效应太阳能电池建模太阳能电池单元建模太阳能电池板建模太阳能电池板模型验证旁路和热斑效应最大功率点追踪原理算法扰动观察法增量导纳法（恒定电压法（，本章小结功率优化器及其硬件设计功率优化器均衡技术解决方案解决方案解决方案优化器硬

7、件电路设计电路设计电感设计北方工业大学硕士学位论文电容设计供电电路设计驱动电路信号调理电路主电路采样电路同步信号采样电路保护电路本章小结功率优化器软件设计外设结构与资源配置程序设计算法正交分解载波通信频实验一：光照强度及遮蔽实验实验二：串联最大功率追踪实验实验三：通信实验总结与展望总结展望申请学位期间的研究成果及发表的学术论文北方工业大学硕士学位论文绪论课题研究的背景及意义世纪以来，随着人们物质生活水平的提高，人类对能源的需求也愈发强烈。传统的能源主要包括石油、天然气和煤炭等，这些能源由于其不可再生性，其

8、储量必定逐步减少。预计在未来一个世纪以内，石油和天然气的储量将会被消耗殆尽，而煤炭的储量也大约只够使用年左右。现目前，我国正处于经济发展的快速阶段，加上庞大的人口基数，对能源的需求更加巨大。中国地质科学研宄院的一份报告指出，未来到年内中国现有资源将不能满足经济发展的需求。能源将在年达到非常大的缺口，预计中国石油的进口量将会达到亿吨每年，天然气的进口量也会超过亿立方米。因此，我国的能源危机比其他国家更加严重，不能有效解决能源问题