局部阴影条件下的光伏阵列建模及MPPT算法研究

摘要

随着能源及环境问题加剧，清洁能源备受关注，光伏发电一直是全世界新能源利用领域的热点，在光伏发电技术中，许多问题急待解决。最大功率点跟踪技术是提高光伏发电效率的必要手段，对新能源的利用具有重要意义。本文详细介绍了光伏阵列模型及最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking，MPPT)控制原理，针对局部阴影条件下光伏阵列的发电效率降低的问题，建立其数学模型，并对最大功率点跟踪技术进行深入研究。
　　本研究主要内容包括：⑴针对传统的局部阴影条件下光伏阵列数学模型比较复杂，在仿真中应用较为困难的问题，对均匀光照条件下的工程用数学模型进行改进，使之在Matlab软件仿真中可搭建出带有物理接口的模型，无需进一步理论推导，只要正常串并联就可实现任意环境下任意规模光伏阵列的仿真。进一步利用该模型分别对局部阴影条件下的光伏组件、4组件串联阵列及{4×4}光伏阵列进行仿真，探究了光伏组件的串并联结构对其输出功率的影响，同时验证了该模型的准确性。⑵提出改进的粒子群算法。通过对粒子速度惯性系数的优化调整和建立自适应性变异机制，改善了基本粒子群算法在最大功率点跟踪控制中易陷入局部峰值、收敛速度慢的缺点，并对其具体应用过程进行研究。⑶在Matlab/simlink平台上搭建仿真模型。对静止阴影和突变阴影情况下光伏阵列最大功率点跟踪控制进行仿真，对比仿真结果可以看出，改进粒子群算法的寻优速度及寻优精度都要优于基本粒子群算法，有效减小了系统震荡，提高了光伏发电效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 光伏阵列模型的研究现状

1．2．1 光伏阵列的拓扑结构

1．2．2 均匀光照条件下光伏阵列模型

1．2．3 局部阴影条件下光伏阵列模型

1．3 MPPT控制技术的研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 局部阴影条件下光伏阵列建模

2．1 光伏电池模型

2．1．1 光伏电池的等效电路指数模型

2．1．2 光伏电池的工程用数学模型

2．1．3 光伏电池的改进型数学模型

2．2 局部阴影条件下光伏阵列输出特性研究

2．2．1 组件串联的输出特性

2．2．2 支路并联的输出特性

2．3 本章小结

第3章 MPPT控制策略研究

3．1 MPPT控制的基本原理

3．2 MPPT控制的主电路

3．3 MPPT控制算法的研究

3．3．1 基本粒子群算法

3．3．2 改进粒子群算法

3．4 本章小结

第4章 MPPT系统仿真分析

4．1 MPPT系统仿真模型

4．2 静止阴影下的MPPT仿真

4．3 突变阴影下的MPPT仿真

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢