基于变步长MPPT模糊控制的光伏并网发电系统的研究

摘要

随着经济的高速发展和能源需求的增加，世界矿石能源短缺问题日益严重，这就为新能源产业的发展提供了契机，比如:风能、生物质能和太阳能。其中，太阳能是可再生能源发展中的重要组成部分，其具有资源分布广泛，环境污染低，同时便于安装，与其他能源资源互补能力强的优点。
　　 本文首先分析了几种应用于光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪算法(MPPT)。传统的MPPT控制策略都或多或少存在一些问题，比如:受环境因素影响大、功率易振荡、损耗大和直流电压可能会有崩溃的现象。为了改善MPPT的性能，本文针对其他MPPT方法的不足，将模糊控制应用到最大功率点跟踪控制算法中，提出了一种基于变步长模糊控制的MPPT实现方法。主要内容如下:
　　 首先，对光伏电池的数学模型和输出特性进行研究，分析了外界温度和光照强度对输出特性的影响，在介绍了光伏电池工程数学模型之后，在PSCAD中建立了光伏电池仿真模型。
　　 其次，针对光伏电池特性，深入分析了最大功率点跟踪原理，提出了一种基于变步长模糊控制的最大功率点跟踪策略，并对扰动观察法、电导增量法和变步长模糊控制法分别进行了仿真建模，比较这三种控制方法的优劣。
　　 最后，基于光伏并网发电平台进行了光伏电池MPPT控制实验。结果表明，该方法能快速跟踪外部天气变化，使光伏并网发电系统在最大功率点稳定工作，具有良好的动态、稳态性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国外光伏发电概况

1．2．2 国内光伏发电概况

1．3 光伏并网发电系统的结构及最大功率点跟踪

1．3．1 光伏并网发电系统的结构

1．3．2 光伏并网发电系统的最大功率点跟踪策略

1．4 论文的主要研究内容及创新点

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 本文创新点

第2章 光伏电池的特性及其仿真建模

2．1 光伏电池

2．1．1 光伏电池的工作原理

2．1．2 光伏电池的等效模型

2．1．3 光伏电池的特性

2．2 光伏电池的仿真建模

2．2．1 光伏电池的工程数学模型

2．2．2 光伏电池的仿真建模

2．3 本章小结

第3章 光伏并网发电系统

3．1 光伏并网发电系统拓扑结构

3．2 光伏并网发电系统的控制策略

3．2．1 直流升压斩波器控制策略

3．2．2 并网逆变器控制策略

3．3 本章小结

第4章 光伏电池MPPT控制策略的研究

4．1 传统的MPPT控制策略

4．1．1 扰动观测法

4．1．2 电导增量法

4．2 基于模糊控制的变步长MPPT

4．2．1 模糊化

4．2．2 模糊规则

4．2．3 去模糊化

4．3 本章小结

第5章 光伏并网发电系统的仿真与实验

5．1 光伏并网发电系统的仿真研究

5．1．1 光伏发电系统仿真建模

5．1．2 光伏发电系统仿真结果比较分析

5．2 光伏并网发电系统实验平台

5．2．1 光伏并网发电系统实验平台组成

5．2．2 光伏并网发电系统实验平台线路结构

5．2．3 光伏并网发电系统实验平台实验结果分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

附录 通讯协议

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况

致谢