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光伏发电系统及其MPPT控制策略的研究

更新时间：2020-03-24 08:52:02 大小：4M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：光伏发电系统 mppt 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

传统能源的不断枯竭和消耗一次能源所带来的环境污染问题越来越突出，这无疑加快了人们对新能源的开发与利用。光伏发电系统因为其具备安全可靠、经济环保的特点，近几年迅速成为新能源领域所研究的热点问题之一。但光伏阵列的输出功率不但和自身因素有关，而且还受光照强度、环境温度及其所接负载等外部因素的影响。所以能否保持光伏阵列输出功率的最大化，将直接影响着整个光伏发电系统的效率。本文以独立光伏发电系统为研究对象，将其能实时工作在最大功率点为目标，做了如下的研究。

首先，分析了光伏电池的工作原理，得到了光伏电池的等效电路，建立了光伏阵列的数学模型并做了模型简化。为了研究光照强度和环境温度对光伏阵列输出特性的影响，建立了基于M函数的光伏阵列仿真模型，通过仿真得出了光伏阵列输出特性呈现强烈非线性的特点。

其次，研究了常见的几种MPPT算法如恒定电压法、扰动观察法和电导增量法，详细地剖析了它们的算法思想，指出了它们各自的优缺点和适用范围。之后阐述了利用Boost阻抗变换电路实现MPPT的原理，给出了Boost电路参数设计的方法，建立了基于Boost电路的MPPT模型，仿真结果表明了Boost电路用于光伏阵列MPPT的可行性，并指出了负载阻抗匹配问题。论文选取了两种典型的算法扰动观察法和电导增量法进行了仿真研究，从仿真结果得知它们在外界环境发生改变时均能快速准确地跟踪到最大功率点，相比之下后者的性能比前者要强，但是步长的设定对两者来说任然无法兼顾跟踪速度与稳态精度。为此本文对电导增量法进行了相应改进，但是实践证明传统的控制方法依然存在问题。

再次，本文提出了一种基于占空比扰动的模糊控制方法，将占空比步长值作为唯一控制量，不仅简化了控制器结构而且节约了成本。该控制策略根据功率变化的幅度，对占空比步长值实施自适应调整。而且阐述了该控制策略的缘由，详细地给出了模糊自寻优控制器的设计过程，通过仿真验证了：无论是在动态响应时间上还是在稳态误差上，该控制算法都要优于传统的控制方法。

最后，考虑到系统的实现成本和实现起来的方便性，本文选取了Atmel公司生产的AT89S55单片机作控制器对MPPT控制系统进行了硬件电路设计和软件程序设计，并结合光伏阵列的具体电气参数进行了三组MPPT...