太阳能光伏发电系统效率优化方法研究

摘要

传统能源的日益短缺及化石能源污染问题的不断加剧，迫使人类积极寻找新能源来解决可持续发展的问题。太阳能广泛存在且无污染，作为一种未来的替代能源，备受世界瞩目，因此光伏发电技术发展十分迅速。但由于其系统成本高、发电效率低等问题仍然制约其应用的大众化。
　　本文围绕着如何提高光伏发电系统效率的问题进行讨论，提出了两种可行有效的方法使光伏系统输出电能效率最大化。第一是通过对现有的最大功率点跟踪控制方法进行分析比较，在最大功率点跟踪(MPPT)控制方法上，提出了一种基于滞环扰动与恒电流法的跟踪方法。在解决跟踪速度的问题上兼顾消除功率扰动，满足了光伏系统功率自寻优过程跟踪的快速性及高精度的要求，使光伏阵列输出功率最大化;第二是设计了一套简单的太阳跟踪系统，通过不同的跟踪方法，使聚光器始终与太阳入射光垂直，保证光能利用率的最大化。相应各部分，本文在MATLAB/Simulink环境下建立了仿真模型，通过仿真研究及对比分析，改进型的MPPT控制方法在外界环境突变的情况下能快速高精度的跟踪最大功率;自动跟踪系统选用AT89C51RC单片机作为核心部件，完成了单片机的外围硬件电路设计和相应的软件设计。文中详细介绍了系统硬件电路中的重要器件及其实现的功能，设计了相应的硬件接口电路，并以软件流程图的形式详细说明了本文的软件设计思想。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．1．1 传统能源带来的环境问题

1．1．2 光伏发电的利弊

1．2 光伏发电系统的发展状况

1．3 本课题的主要工作

第2章 光伏发电系统概述

2．1 光伏发电系统结构

2．2 光伏发电系统的分类

2．2．1 独立光伏发电系统

2．2．2 并网发电系统

2．3 太阳自动跟踪的研究现状

2．4 本章小结

第3章 最大功率跟踪策略及实现的研究

3．1 光伏电池的工作原理及等效模型

3．2 光伏电池最大功率点跟踪控制(MPPT)算法研究

3．2．1 MPPT的基本原理

3．2．2 常用最大功率点跟踪算法分析与比较

3．3 最大功率点跟踪控制方法研究及仿真分析

3．3．1 基于滞环比较的扰动观测法(三点扰动观测法)

3．3．2．改进型最大功率点跟踪控制方法研究

3．4 本章小结

第4章 光伏发电自动跟踪系统硬件设计

4．1 跟踪控制方案的选择

4．1．1 聚光器的分类

4．1．2 跟踪方式及跟踪系统的选择

4．2 系统总体设计及相关硬件介绍

4．2．1 复位电路的硬件设计

4．2．2 I2C通信模块

4．2．3 步机电机模块

4．3 本章小结

第5章 光伏发电自动跟踪系统软件设计

5．1 I2C串行通信介绍及其软件设计

5．1．1 I2C总线设计

5．1．2 I2C总线连接器件的设计

5．2 步机电机模块的软件设计

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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