基于遗传算法的风光互补功率控制方法的研究

摘要

本课题来源于黑龙江省自然科学基金项目。清洁能源的利用仍然是当今社会最为关注的问题，当下雾霾天气的日趋严重以及随着大家对PM2.5的深入了解，使得广大人民迫切希望我们的居住环境得以改善，而空气污染的最重要的原因之一就是我国在工业化进程中对传统能源的过量消耗。安全、可靠、可循环利用的能源当数风能和太阳能，而在我国，太阳能和风能这两种资源十分富裕。由于太阳能和风能天然的此消彼长的互补性，所以将两者结合起来进行发电的优势要明显大于单一能源发电。
　　目前风光互补发电系统的转换效率还比较低，利用最大功率跟踪技术提高太阳能和风能的利用效率,是推动风光互补发电产业降低成本和大面积应用的有效途径。本文深入分析了风能和太阳能发电系统最大功率跟踪的原理和方法，根据课题中搭建的风光互补发电控制系统的实测参数，建立了光伏电池板以及风力发电机的输出功率数学模型。本文针对现在发电站几种常用的最大功率跟踪方法的震荡问题和实时性差的问题，基于改进的遗传算法研究了一种风光互补发电系统最大功率实时跟踪的有效方法，跟踪速度快，求解精度高，实时性强，并对该算法的相关数据及其适应性进行了分析。本文对课题中设计的风光互补控制器的相关电路也做了较为详细的介绍。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文内容概况及结构

第2章 风光互补发电系统的结构和工作原理

2.1 风光互补发电系统的组成和工作状态

2.1.1 风光互补发电系统的组成

2.1.2 风光互补发电系统的工作状态

2.2太阳能光伏板的工作原理及其输出特性

2.2.1太阳能光伏板的工作原理

2.2.2光伏电池板等效电路

2.2.3 光伏电池板的输出功率

2.3 风力发电机的工作原理及输出特性

2.3.1 风力发电机的分类

2.3.2 风力发电机的工作原理

2.3.3 风力发电机的输出特性

第3章 风光互补控制器最大功率跟踪方法

3.1 遗传算法简介

3.2 光伏电池板的最大功率追踪

3.2.1 常用的光伏电池板的最大功率跟踪算法

3.2.2 引入平衡因子的最大功率点跟踪

3.3 风能发电的最大功率跟踪

3.3.1 常用的风能发电最大功率跟踪算法

3.3.2 遗传算法最大功率点跟踪

第4章 控制系统模块电路

4.1 控制系基本设计思想

4.1.1 控制器整体结构框架

4.1.2 主控芯片及电源电路

4.2 相关子模块电路

4.2.1 光伏电池板和风力发电机的接入电路原理图

4.2.2 蓄电池接入电路原理图

4.2.3 卸荷负载接入电路

4.2.4 DC-DC模块电路

第5章 实验数据及结果分析

5.1太阳能发电最大功率点跟踪算法的适应性

5.1.1 算法的数据分析

5.1.2 改进遗传算法的适应性

5.2风能发电最大功率点跟踪算法的适应性

5.2.1 算法的数据分析

5.2.2 改进遗传算法的适应性

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢