光伏發(fā)電系統(tǒng)及其MPPT控制策略的研究.pdf

1、傳統(tǒng)能源的不斷枯竭和消耗一次能源所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，這無(wú)疑加快了人們對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)與利用。光伏發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)槠渚邆浒踩煽俊⒔?jīng)濟(jì)環(huán)保的特點(diǎn)，近幾年迅速成為新能源領(lǐng)域所研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。但光伏陣列的輸出功率不但和自身因素有關(guān)，而且還受光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度及其所接負(fù)載等外部因素的影響。所以能否保持光伏陣列輸出功率的最大化，將直接影響著整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。本文以獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，將其能實(shí)時(shí)工作在最大功率點(diǎn)為目標(biāo)，做了如

2、下的研究。
　　首先，分析了光伏電池的工作原理，得到了光伏電池的等效電路，建立了光伏陣列的數(shù)學(xué)模型并做了模型簡(jiǎn)化。為了研究光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度對(duì)光伏陣列輸出特性的影響，建立了基于M函數(shù)的光伏陣列仿真模型，通過(guò)仿真得出了光伏陣列輸出特性呈現(xiàn)強(qiáng)烈非線性的特點(diǎn)。
　　其次，研究了常見(jiàn)的幾種MPPT算法如恒定電壓法、擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法，詳細(xì)地剖析了它們的算法思想，指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。之后闡述了利用Boost阻抗變換電

3、路實(shí)現(xiàn)MPPT的原理，給出了Boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)的方法，建立了基于Boost電路的MPPT模型，仿真結(jié)果表明了Boost電路用于光伏陣列MPPT的可行性，并指出了負(fù)載阻抗匹配問(wèn)題。論文選取了兩種典型的算法擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法進(jìn)行了仿真研究，從仿真結(jié)果得知它們?cè)谕饨绛h(huán)境發(fā)生改變時(shí)均能快速準(zhǔn)確地跟蹤到最大功率點(diǎn)，相比之下后者的性能比前者要強(qiáng)，但是步長(zhǎng)的設(shè)定對(duì)兩者來(lái)說(shuō)任然無(wú)法兼顧跟蹤速度與穩(wěn)態(tài)精度。為此本文對(duì)電導(dǎo)增量法進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，但是

4、實(shí)踐證明傳統(tǒng)的控制方法依然存在問(wèn)題。
　　再次，本文提出了一種基于占空比擾動(dòng)的模糊控制方法，將占空比步長(zhǎng)值作為唯一控制量，不僅簡(jiǎn)化了控制器結(jié)構(gòu)而且節(jié)約了成本。該控制策略根據(jù)功率變化的幅度，對(duì)占空比步長(zhǎng)值實(shí)施自適應(yīng)調(diào)整。而且闡述了該控制策略的緣由，詳細(xì)地給出了模糊自尋優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)仿真驗(yàn)證了：無(wú)論是在動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間上還是在穩(wěn)態(tài)誤差上，該控制算法都要優(yōu)于傳統(tǒng)的控制方法。
　　最后，考慮到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本和實(shí)現(xiàn)起來(lái)的方便性，