基于MPPT控制的太陽能發(fā)電系統(tǒng)

2.47萬字
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摘要 隨著傳統(tǒng)能源消費的增長、生態(tài)環(huán)境的日益惡化和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，世界各國都在積極開發(fā)無污染可再生的新能源。太陽能資源豐富、分布廣泛、可以再生、不污染環(huán)境，使得太陽能光伏發(fā)電成為新能源開發(fā)中的主流。太陽能作為一種可再生能源它潔凈無污染，并可持續(xù)利用，光伏發(fā)電技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注，隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術(shù)的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。本論文以太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，以最大限度利用太陽能為主要目標，開展了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制的理論和試驗研究。
論文首先介紹了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成，研究建立太陽能發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，其后介紹了太陽能光伏電池的原理與特性，建立了太陽能電池Matlab模型，并對其特性進行仿真研究。根據(jù)太陽能電池的特點，在對太陽能獨立發(fā)電系統(tǒng)及其控制策略進行深入分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套基于DSP的系統(tǒng)控制方案。系統(tǒng)采用兩級控制，實現(xiàn)了對太陽能電池最大功率點的追蹤。同時對太陽能光伏系統(tǒng)及其控制方案進行了仿真。
針對上述分析與研究，對系統(tǒng)進行了設(shè)計。根據(jù)光伏系統(tǒng)的整體控制方案，給出了系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)選擇的設(shè)計思想。以TI公司的數(shù)字信號處理器芯片DSP56F8032為主控單元設(shè)計了控制電路并給出了驅(qū)動電路、保護電路的設(shè)計。
在文章最后，對此次的研究進行了總結(jié)以及后期研究工作的展望。
關(guān)鍵詞：太陽能電池 光伏發(fā)電系統(tǒng) 最大功率點跟蹤


Research-based solar power system MPPT control
Abstract With the increasing consuming of energy, the worsening of the environmental conditions and the growing demand of sustainable development, many countries through out the world are eagerly searching for a new kind of regenerative and non-pollution energy. Solar resources is abundant, regenerative, non-pollution and widely distributed. At present, the solar photovoltaic(PV) power generation becomes the main form of the new energy exploitation. Photovoltaic source as renewable energy is pollution-free and inexhaustible. So photovoltaic generation technology was got more and more attention. With price reduction of PV modules and development of PV technology, the role of PV generation systems is gradually changed from supplemental of the solar power generation techniques, the research on the basal theory and the experiments on solar power generation should be carried out.
Paper introduces the composition of the solar power system , solar power system studies to establish the mathematical model , and subsequently introduced the principle and characteristics of solar photovoltaic cells , solar cell Matlab established model and simulation study its properties. According to the characteristics of solar cells , based on the independent solar power systems and control strategies in-depth analysis on the design of the system is a DSP-based control scheme . System uses two control , to achieve the maximum power point of solar tracking . While the solar PV system and its control scheme is simulated.
For the above analysis and research , the system is designed. PV system based on the overall control scheme , given the main circuit structure and parameters of the system chosen design. TI's digital signal processor chip DSP56F8032 main control unit designed for the control circuit and gives the driver circuit, protection circuit design.
In conclusion, the article on the study were discussed and later summarized the research work.
Key words: photovoltaic array photovoltaic Generation system Max Power Point Tracking

目 錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1課題研究背景與意義 1
1.1.1能源危機與環(huán)境污染 1
1.1.2太陽能的開發(fā)和利用 3
1.2太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀及前景 6
1.2.1國外光伏發(fā)電現(xiàn)狀及前景 6
1.2.2我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及前景 7
1.2.3太陽能光伏發(fā)電行業(yè)進一步發(fā)展需解決的問題 8
1.3本章小結(jié) 9
第二章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述 11
2.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 11
2.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 12
2.3獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 14
第三章：太陽能光伏電池的原理與特性 17
3.1太陽能光伏電池的原理 17
3.2太陽能電池的特性與模型 18
3.2.1太陽能電池的光電特性 19
第四章 最大功率點跟蹤的控制策略研究 22
4.1 MPPT研究的必要性 22
4.2 MPPT原理 22
4.3 MPPT的算法 23
4.4 光伏電池分析與建模 24
4.4.1光伏電池的數(shù)學(xué)模型 24
4.4.2太陽能電池的Matlab建模 25
4.5.1電壓回授法 31
4.5.2功率回授法 32
4.5.3 置換比較法 32
4.5.4電導(dǎo)微增法 34
4.5.5微擾觀察法 35
4.5.6定步長電導(dǎo)微增法所存在的問題 37
第五章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 41
5.1 主回路的實現(xiàn) 41
5.2 驅(qū)動電路的實現(xiàn) 43
5.3 控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 44
5.4 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 47
第六章 總結(jié)與展望 50
6.1 全文總結(jié) 50
6.2 后期工作 50
致謝 51
參考文獻 52