滑模控制与粒子群算法在光伏系统MPPT中的应用研究

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1、硕士学位论文滑模控制与粒子群算法在光伏系统MPPT中的应用研究作者姓名王玕学科专业电机与电器指导教师赵世伟副教授所在学院电力学院论文提交日期2018年6月ApplicationofSlidingModeControlandParticleSwarmOptimizationAlgorithmtoMaximumPowerPointTrackingofPhotovoltaicSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangGanSupervisor：A.P.ZhaoS

2、hiweiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM615学校代号：10561学号：201520110761华南理工大学硕士学位论文滑模控制与粒子群算法在光伏系统MPPT中的应用研究作者姓名：王玕指导教师姓名、职称：赵世伟副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电机与电器研究方向：光伏发电控制技术论文提交日期：2018年6月5日论文答辩日期：2018年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：蔡延光委员：杨向宇、程小华、尹华杰、赵世伟摘要

3、随着世界环境的恶化和能源消耗量的持续增加，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，受到国内外的广泛关注。由于光伏电池的输出功率与输出电压表现出较强的非线性关系，而且受外界环境的影响（如光照强度和温度等），因此最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)技术在光伏发电系统的控制中尤为重要。考虑传统MPPT技术在应用PI算法进行电压闭环控制时，存在动态特性与抗干扰能力较差的问题。本文设计了一种基于电压闭环滑模控制的扰动观察法MPPT控制策略，即外环采用扰动观察法来实现最大功率点(MaximumPowerPoin

4、t,MPP)的准确跟踪；内环采用滑模算法来实现电压的控制。并通过仿真验证了所提算法的有效性。然后考虑到局部遮阴下光伏阵列输出功率特性呈现多峰值的情况，本文利用粒子群算法进行全局最大功率的搜索，并通过采用滑模算法实现电压的控制，来提高粒子群算法寻优的动态性能。通过Matlab仿真验证了该算法在有、无阴影情况下均能准确地跟踪到最大功率点，有效地提高了光伏阵列MPPT的效率。最后搭建了独立光伏发电系统实验平台，并在实验平台上实现了基于电压闭环滑模控制的扰动观察MPPT算法与基于电压闭环PI控制的扰动观察MPPT算法。实验验证了本文所设计算法在

5、均匀光照下进行MPPT时具有更优的动态性能与稳态性能。关键词：滑模控制；电压闭环；粒子群算法；独立光伏系统；MPPTIAbstractWiththedeteriorationoftheworldenvironmentandthecontinuousincreaseinenergyconsumption.Solarenergy,asanewgreenrenewableenergy,hasbeenwidelyconcernedathomeandabroad.However,theoutputofphotovoltaic(PV)arrayex

6、hibitstrongnonlinearcharacteristics,theoutputpowervarieswiththeconnectedload,aswellastheenvironmentcondition(suchasilluminationandatmospherictemperature).Inordertoimproveenergyconversionefficiencyofphotovoltaicpowergenerationsystem,themaximumpowerpointtracking(MPPT)techn

7、iquesarethusemployed.ConsideringthetraditionalMPPTalgorithmbasedonvoltageclosedloopPIcontrol,thereisaproblemofpoordynamiccharacteristicsandanti-interferenceability.Basedonvoltageclosed-loopslidingmodecontrol,aMPPTstrategywithPerturbationandObservation(P&O)algorithmisdesi

8、gnedinthispaper.Theouter-loopadoptstheP&Omethodtorealizetrackingtheglobalmaximumpowerpointaccuratelyand