基于MATLAB/Simulink的光伏发电系统最大功率追踪研究

摘要

太阳能作为一种新型能源，具有清洁无污染、分布广泛、含量巨大等优点，大量运用太阳能不仅有效解决能源不足的问题，还能缓解环境污染的巨大压力。由于太阳能自身的复杂性，太阳能光伏发电研究存在诸多不足，具体体现在太阳能光伏电池的输出特性易受自然环境因素的干扰，且光电转变率低；另外，发电系统的初期投资较高，成本回收慢。因此，通过对太阳能光伏电池研究，可有效控制光伏发电系统，在高效、合理利用太阳能方面具有重要的现实意义。
　　本研究根据太阳能光伏电池的等效数学模型，基于Matlab软件的Simulink工具箱，建立了太阳能电池板的仿真模型。在仿真模型中，通过改变光照强度与环境温度两个环境参数，模拟不同天气条件下太阳能电池的输出特性。通过对其输出U、I等参数分析，得出模型的I-V、P-V曲线，实现对太阳能电池输出特性的分析。本研究对恒压法、开路电压比例系数法、电导增量法、扰动观察法等几种最大功率追踪方法进行了分析，重点研究了扰动观察法，并构建其仿真模型，研究了输出特性；基于扰动观察追踪法的基本原理，在Matlab/Simulink软件建立了改进型扰动观察法太阳能追踪系统仿真模型，并对其输出曲线进行了分析。设计并搭建小型太阳能光伏电池发电系统，对改进型扰动观察法进行了试验验证。结果表明改进型扰动观察法不仅完成对太阳的追踪且提高了跟踪速度，改善了光伏电池的输出稳定性。该课题研究为太阳能利用和最大功率追踪提供了基础。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 本课题研究的主要内容

1.3 本章小结

第2章 太阳能光伏电池研究

2.1 光伏电池原理

2.2 光伏电池的等效电路与数学模型

2.3 光伏电池仿真

2.4 本章小结

第3章 最大功率追踪算法研究

3.1 常见的MPPT算法

3.2 电导增量法仿真

3.3 扰动观察法仿真

3.4 仿真结果对比

3.5 本章小结

第4章 改进型扰动观察法算法原理及仿真

4.1 算法原理

4.2 建立仿真模型

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第5章 改进型扰动观察法试验分析

5.1 试验台搭建

5.2 控制系统设计

5.3 试验分析

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果