光伏电站自动跟踪系统与MPPT的研究

摘要

能源是人类社会和经济发展的重要物质基础,是提高人们生活水平的先决条件,而如今世界能源结构中处于主导地位的化石能源越发紧缺,能源危机已经成为一个无法回避的严重问题。与此同时,大量化石燃料的开采使用,也已经造成严重的环境问题。为了应对上述问题,世界各国纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施,以实现可持续发展。其中,太阳能光伏发电以其独有优势,越来越受到世界各国的瞩目。
　　本文以光伏发电系统作为研究对象,旨在提升能源效率,对光伏电站中的自动跟踪系统和最大功率点跟踪技术进行了深入研究。
　　自动跟踪系统,是通过对太阳能光伏阵列装置的调节,使之对准太阳,从而实现单位面积吸收光强最大。本文设计的自动跟踪系统所采用控制策略,是一种将视日跟踪与图像处理机制相结合的闭环控制策略。它将有效改善跟踪系统的跟踪精度并提升应对特殊天气的能力,实现真正意义上的全天候自动化跟踪。
　　MPPT最大功率点跟踪,是通过某种算法程序不断追踪光伏电池最大功率点,从而保持光伏电池以最大功率进行输出的过程。本文对大量文献资料中的相关内容进行研究与总结,借助MATLAB工具建立仿真模型,通过实验数据分析对比各算法,以此寻求效率更高的方法。
　　在对MPPT算法研究的基础上,本文尝试将MPPT最大功率点跟踪应用到太阳能路灯控制系统之中,进一步提升太阳能路灯的节能效果。此外,对MPPT功能模块的硬件电路进行了详细设计。
　　最后,对本课题的研究成果进行了总结,并提出了日后有待研究与改善的内容方向。与此同时,对本文研究内容的理论与实际意义进行了阐述,对该领域未来的发展进行了展望。

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第1章 绪论

1.1 光伏发电的背景及其意义

1.2 国内外现状及发展动态

1.3 本课题的意义及研究内容

第2章 光伏发电系统与光伏电池特性研究

2.1光伏发电系统简介

2.2光伏发电系统分类

2.3光伏发电系统框架及工作过程

2.4 光伏特性及MATLAB建模仿真

2.5 本章小结

第3章 基于图像处理机制的自动跟踪系统

3.1自动跟踪系统

3.2现有的自动跟踪系统控制策略简介

3.3基于图像处理机制的闭环控制策略

3.4太阳运行轨迹的计算方法

3.5图像处理机制

3.6系统硬件组成及选型

3.7本章小结

第4章 MPPT技术研究

4.1 最大功率点跟踪MPPT的实现原理

4.2 MPPT系统的框架及工作原理

4.3 各MPPT算法介绍及分析对比

4.4 MPPT算法的仿真实验

4.5 本章小结

第5章 MPPT技术在太阳能路灯中的应用

5.1 太阳能路灯简介

5.2 太阳能路灯照明系统中引入MPPT的意义

5.3 太阳能路灯照明系统的组成部件

5.4 太阳能路灯系统的工作原理及加入MPPT功能的硬件实现

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢