基于粒子群算法的独立光伏发电系统的研究

摘要

近来，太阳能作为一种相当有应用前景的新能源，得到了人们的关注。为了对太阳能进行适当地使用，通常需使用相适应的蓄能设备，因超级电容具有使用时间长、对环境友好以及功率密度大等优点，目前已经成为普遍使用的蓄能设备。本文设计了一种基于粒子群算法的独立光伏发电系统,主要对太阳能电池的最大功率点跟踪(MPPT)以及LED负载电流稳定控制策略进行了较完整的研究。
　　首先，通过分析太阳能电池工作原理可以对其等效模型进行建立,通过Boost电路连接至直流母线端。由控制系统产生合适的PWM信号调节Boost电路开关管通断来进行MPPT控制。本文考虑了太阳能电池处于遮阴条件时的输出特性，由于局部遮阴的情况会导致光伏阵列P-U特性曲线出现多个极值点，使得常规的MPPT算法不能得到满意的效果，因此本文将粒子群算法应用于太阳能发电系统的MPPT的控制中。
　　其次,通过对超级电容蓄能原理的说明与分析，搭建超级电容的等效模型。超级电容并接在直流母线上，补偿光伏电池不能正常发电时电量，维持负载的电流稳定。
　　最后，设计负载（LED照明灯）驱动电路并对负载电流进行稳定控制，采用Buck电路作为负载驱动电路，通过使串联在LED上的采样电阻的电压得到稳定来恒流驱动LED。利用Matlab/Simulink软件,搭建系统的仿真模型并进行实验。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2光伏产业的国内外发展现状

1.3 MPPT的研究现状

1.4超级电容器的发展现状与应用研究

1.5本文的主要研究内容

第二章 太阳能电池与超级电容器的建模与仿真

2.1太阳能电池模型建立

2.2超级电容器模型建立

2.3本章小结

第三章 太阳能电池最大功率点跟踪研究

3.1太阳能电池最大功率点跟踪原理

3.2最大功率点常用跟踪控制策略

3.3基于粒子群算法的MPPT控制策略

3.4 MPPT控制器设计

3.5粒子群算法应用于MPPT中的仿真分析

3.6本章小结

第四章 负载驱动电路设计及其控制策略分析

4.1 LED的连接方式

4.2 LED驱动电路设计

4.3 LED驱动电路的控制策略分析

4.4本章小结

第五章 系统总体设计与仿真实验

5.1系统总体设计

5.2系统仿真实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢