光伏并网系统最大功率点跟踪能量损失研究

摘要

当今世界能源问题已经成为人类需要迫切解决的一个问题，寻找替代能源已成为世界各国的紧迫任务。就当前形势来看太阳能是一种取之不尽、用之不绝的绿色能源，太阳能的大规模利用已经成为21世纪人类社会发展进步的重要标志。光伏发电是一种直接将太阳能辐射转换成为电能的新型发电技术。因为太阳能电池价格昂贵，采用最大功率点跟踪方法有效提高太阳能电池的利用率，充分利用其性能在很多场合具有重大的现实意义。
　　 本文在介绍光伏并网系统的能量损失基础上，对其中提高效率至关重要的最大功率点跟踪进行了详细分析。首先，介绍了各种常用的最大功率点跟踪方法；其次，对各种算法的能量损失情况进行了详细的理论分析，主要对扰动观测法和电导增量法的振荡和误判原因进行了分析；然后，介绍了最大功率点跟踪效率测试的方法和需要注意的问题。最后对各种算法进行了仿真以及在实际环境情况下进行了测试。通过仿真和实际测试验证了理论分析的正确性。

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论文说明:图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2光伏系统中的各种能量损失

1.3光伏系统最大功率点跟踪技术的发展现状

1.4课题研究意义

1.5本论文的主要内容

第二章 光伏并网系统最大功率点跟踪方法

2.1恒定电压法

2.2开路电压法

2.3短路电流法

2.4扰动观察法

2.4.1扰动观察法基本原理

2.4.2扰动观测法存在的问题

2.4.3改进的扰动观测法

2.5电导增量法

2.5.1电导增量法的基本原理

2.5.2电导增量法存在的问题

2.5.3改进的电导增量法

第三章 光伏并网系统最大功率点跟踪能量损失分析

3.1恒定电压法能量损失分析

3.2开路电压法能量损失分析

3.3短路电流法能量损失分析

3.4扰动观测法能量损失分析

3.4.1扰动观测法振荡分析

3.4.2扰动观测法误判分析

3.4.3外部环境变化情况下的能量损失分析

3.4.4基于变步长的扰动观测法的能量损失分析

3.4.5基于功率预测法的扰动观测法的能量损失分析

3.5电导增量法能量损失分析

3.5.1电导增量法振荡分析

3.5.2电导增量法误判分析

3.5.3外部环境变化情况下的能量损失分析

3.5.4基于变步长的电导增量法能量损失分析

3.5.5基于功率预测法的电导增量法的能量损失分析

第四章 最大功率点跟踪的效率与测试

4.1 MPPT效率的相关问题

4.1.1 MPPI的效率

4.1.2 MPPT测试的适用对象

4.1.3组件类型对于MPPT性能的影响

4.1.4测试对光伏电池阵列模拟器的要求

4.1.5测试参数的选择

4.1.6测试项目

4.2静态MPPT效率测试

4.2.1丹麦实验室的静态MPPT效率测试方法

4.2.2瑞士实验室的静态MPPT效率测试方法

4.2.3荷兰实验室方法

4.2.4美国Sandia实验室的静态MPPT效率测试方法

4.3动态MPPT效率测试

4.3.1丹麦实验室的动态MPPT效率测试方法

4.3.2瑞士实验室的动态MPPT效率测试方法

4.3.3荷兰实验室的动态MPPT效率测试方法

4.3.4美国Sandia实验室的动态MPPT效率测试方法

4.3.5美国Sandia实验室关于MPP电压和电流范围的测试

第五章 MPPT实验及对比分析

5.1模型构建

5.2静态MPPT测试

5.3动态MPPT测试

5.4光伏模拟器测试情况

5.5实际测试情况

第六章 总结及后期工作

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文