光伏电源最大功率点跟踪控制方法的研究

摘要

太阳能开发和利用越来越受到人类的重视。光伏发电是一种太阳能有效利用形式之一，近几十年来得到了迅速发展。但是由于光伏电池的转换效率较低、成本高且输出特性受到外界环境因素的影响，所以研究光伏电池的最大功率点跟踪控制方法使电池能够以最大功率输出是具有重要意义的。本文主要针对光伏电池的最大功率点跟踪控制方法做了较为深入的研究。
　　光伏电池作为最大功率点跟踪技术研究的基础，首先，根据光伏电池的等效电路建立光伏电池的数学模型及工程模型，并仿真分析了光伏电池的输出特性。分析Boost电路实现最大功率点跟踪控制的原理，建立最大功率点跟踪的系统仿真模型。
　　其次，对目前常用的最大功率点跟踪的控制方法进行分析比较。针对扰动观察法存在的问题，首先分析一种变步长扰动观察法，仿真结果表明这种变步长扰动观察法能够较好解决跟踪速度和跟踪精度的矛盾，然后在此基础上研究一种基于功率预测的变步长扰动观察法，并经过仿真验证该方法既能有效地避免误判现象又能较好的解决跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾。
　　最后，采用粒子群算法对光伏电池进行最大功率点跟踪的仿真研究，实验结果证明粒子群算法具有很好的跟踪精度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外光伏发电现状与发展

1．3 光伏发电及最大功率点跟踪技术研究状况

1．3．1 光伏发电系统构成及分类

1．3．2 最大功率点跟踪技术研究状况

1．4 课题研究的主要内容

1．5 本章小结

2 太阳能电池特性研究

2．1 太阳能电池基本工作原理

2．2 光伏电池等效电路

2．3 光伏电池工程数学模型

2．4 光伏电池的建模及仿真分析

2．4．1 光伏电池仿真建模

2．4．2 光伏电池的输出特性分析

2．5 本章小结

3 常用MPPT控制算法研究

3．1 MPPT原理

3．2 Boost电路实现MPPT

3．2．1 Boost电路实现MPPT的原理

3．2．2 Boost电路仿真

3．3 常用MPPT算法分析

3．4 扰动观察法

3．5 变步长扰动观察法

3．5．1 变步长扰动观察法的分析

3．5．2 仿真分析

3．6 基于功率预测的扰动观察法

3．7 基于功率预测的变步长扰动观察

3．8 仿真实验及分析

3．9 本章小结

4 基于粒子群算法的MPPT

4．1 粒子群算法

4．1．1 粒子群算法的基本原理

4．1．2 粒子群算法的优缺点

4．1．3 粒子群算法的基本流程

4．1．4 粒子群算法的参数

4．2 粒子群算法在MPPT中的应用

4．3 基于粒子群算法的仿真实验

4．4 仿真结果分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献