采用自适应区间扰动MPPT的光伏发电系统的研究

摘要

随着当代社会的能源紧张趋势愈演愈烈，同时造成的环境污染也不能小觑，可再生清洁能源太阳能有着良好的发展前景。但是，光伏电池效率低和受外界环境影响大是制约光伏发电应用的重要原因，而MPPT技术可以直接在复杂的环境下使光伏电池输出最大功率。因此，MPPT技术已成为时下研究的热点。主要研究内容如下：
　　（1）研究了传统MPPT算法的特性，为了解决无法兼顾跟踪速度和稳态振荡的问题，提出了自适应区间扰动MPPT。首先将短路电流比例法的短路检测改进为无功率损耗的估算检测，接着将扰动观察法的电压扰动改进为响应速度更快的电流扰动。最后，通过短路电流估算法计算出自适应区间并钳位在这个区间进行小步长电流扰动，其跟踪速度较传统方法提升了将近二倍，稳态振荡大幅度减小。
　　（2）针对传统的单片机、Buck电路损耗较大的问题，为了进一步提升系统的效率，设计了MSP430+SM72295方案控制的交错并联 Buck主功率电路，实现了高效的DC-DC变换，最大效率达到了97％。
　　（3）针对光照环境和负载功率的不确定性，设计了EG4318+UC3842方案对馈电的蓄电池进行三段式充电管理，实现了市电互补功能，增加了蓄电池的寿命。
　　（4）为了使设备安全、稳定运行，采用串口转WiFi模块和安卓手机，通过云服务器的数据转发，实现了手机远程光伏发电监控功能。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 最大功率点跟踪的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作及章节安排

第二章 光伏电池的特性与MPPT算法

2.1 光伏电池的模型和输出特性

2.2 光伏电池特性和MPPT的关系

2.3 光伏电池输出的影响因素

2.4 本章小结

第三章 自适应区间扰动MPPT算法的研究

3.1 MPPT算法

3.2 自适应区间扰动MPPT算法

3.3 本章小结

第四章 自适应区间扰动MPPT光伏发电系统的设计

4.1 光伏控制系统的设计

4.2 单片机及外围电路的设计

4.3 降压主功率电路的设计

4.4 市电充电电路的设计

4.5 手机远程发电监控的设计

4.6 本章小节

第五章 自适应区间扰动MPPT光伏发电系统的实现

5.1 实验平台的搭建

5.2 自适应区间MPPT跟踪测试

5.3 手机远程监控的测试

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 下一步工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢