基于自适应扰动算法的光伏发电系统MPPT控制研究

摘要

世界经济的现代化，得益于传统的化石能源的投入应用，如石油、天然气和煤炭等。因此它是建立在传统的化石能源基础上的一种经济。然而，根据相关信息，这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。因此，世界各国都在大力发展可再生的清洁能源，如太阳能、风能、潮汐能等，来取代石化能源。其中太阳能具有覆盖面积广、持续不断等特点，是人类赖以生存和发展的重要能源。但是光伏发电的成本太高，限制了其实际应用，而最大功率点跟踪（MPPT）是降低光伏发电成本、提高发电效率的最直接、最有效的方法。本文着重对光伏电池的最大功率点追踪算法进行了详细的理论分析，并进行了软件仿真和硬件实验以验证该算法的性能。
　　本文针对光伏发电系统的最大功率点跟踪模块主要进行了以下三方面的研究工作。
　　第一，本文在Proteus软件平台上对光伏系统进行了建模，并对其中的BOOST转换电路进行了详细分析，确保光伏发电系统的转换效率在硬件方面达到最佳效果。
　　第二，在扰动观察法的基础上，提出了基于自适应占空比的扰动观察法。并仔细分析了部分遮挡和光照强度变化对光伏发电系统造成的影响，提出相应的解决方案。减小这两个环境因素所造成的功率损耗。
　　第三，在了解相关原理的基础上，对光伏系统的整个充电过程进行了详细分析，把充电过程分为快速充电（MPPT算法）和恒压充电（PID算法）两个阶段。快速充电阶段使系统更快更稳地追踪到最大功率点；恒压充电阶段可以使蓄电池的电量充得更饱满。

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第1章 引言

1.1. 课题研究背景

1.2. 光伏发电的发展现状

1.3. 本课题研究意义和内容

1.4. 本文内容结构

第2章 光伏仿真模型建立及各模块描述

2.1. 光伏仿真模型的构建

2.2. 光伏阵列组件

2.3. DC-DC转换器

2.4. 蓄电池

2.5. 光伏控制模块

2.6. 本章小结

第3章 基于自适应占空比的MPPT算法原理

3.1. 针对光照强度变化的措施

3.2. 针对部分遮挡的环境所采取的措施

3.3. PID自动控制原理

3.4. 算法流程图设计

3.5. 本章小结

第4章 算法仿真与分析

4.1. 仿真软件概述

4.2. 硬件仿真电路搭建

4.3. 算法仿真与分析

4.4. PID系统

4.5. 本章小结

第5章 硬件系统搭建

5.1. 小型光伏LED路灯系统的搭建

5.2. 小型光伏LED路灯系统的测试

5.3. 本章小结

第6章 总结

6.1. 成果总结

6.2. 存在的不足

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

本人简历