本文關(guān)鍵詞：基于多峰值MPPT控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 多峰值MPPT 光伏發(fā)電 前級(jí)系統(tǒng) 三電平Buck-Boost 中點(diǎn)電壓平衡 跟蹤性能

【摘要】：對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤控制(MPPT)技術(shù)的研究是目前光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)和主要課題。將多峰值MPPT技術(shù)應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng),可以有效地解決不均勻光照條件下光伏陣列較難跟蹤實(shí)際最大功率點(diǎn)的問題,降低能源損耗,提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的能源利用率,具有良好的發(fā)展前景。課題以獨(dú)立光伏發(fā)電前級(jí)系統(tǒng)作為研究?jī)?nèi)容,采用非隔離型DC/DC變換器作為系統(tǒng)拓?fù)?并將多電平技術(shù)應(yīng)用于變換器。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)變換器輸入電壓范圍的要求,提出將三電平Buck-Boost電路作為變換器拓?fù)洹＝榻B了變換器的工作原理和紋波特性,進(jìn)行了電路參數(shù)設(shè)計(jì),并通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明變換器工作正常,具有較高的電壓增益,同時(shí)在降低電感電流紋波和開關(guān)管電壓應(yīng)力方面具有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)變換器可能出現(xiàn)的中點(diǎn)電壓不平衡現(xiàn)象,提出了基于脈沖寬度調(diào)制的中點(diǎn)電壓平衡控制策略,經(jīng)仿真分析,該策略可以有效維持中點(diǎn)電位平衡。通過理論分析建立光伏電池工程實(shí)用模型,分析對(duì)比了三種常用單峰自尋優(yōu)算法的MPP跟蹤效果。研究了光伏陣列的輸出多峰值現(xiàn)象,提出了任意光照條件下光伏陣列輸出特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并建立了光伏陣列的多峰值仿真模型。對(duì)電導(dǎo)增量法進(jìn)行了改進(jìn),在此基礎(chǔ)上提出了基于數(shù)學(xué)模型的多峰值MPPT算法,分別在光照均勻和不均勻條件下對(duì)算法的跟蹤性能進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明該算法在任意光照條件下均具有良好的跟蹤效果。設(shè)計(jì)并制作原理樣機(jī),對(duì)光伏發(fā)電前級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,具體包括：直流變換器功能及效率實(shí)驗(yàn)、中點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)和光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT算法應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于脈沖寬度調(diào)制的中點(diǎn)電壓平衡控制策略可以有效進(jìn)行電壓調(diào)整,具有較強(qiáng)實(shí)用性；基于數(shù)學(xué)模型的多峰值MPPT算法可以在任意光照條件下實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤,跟蹤性能良好。
【關(guān)鍵詞】：多峰值MPPT 光伏發(fā)電 前級(jí)系統(tǒng) 三電平Buck-Boost 中點(diǎn)電壓平衡 跟蹤性能
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題的研究背景和意義11
• 1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介11-16
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介11-13
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器簡(jiǎn)介13-14
• 1.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多電平功率變換器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的研究16-19
• 1.3.1 傳統(tǒng)MPPT控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 多峰值MPPT控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 2 三電平非隔離型DC/DC變換電路21-39
• 2.1 三電平Buck-Boost電路的提出及原理介紹21-23
• 2.2 三電平Buck-Boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)及工作過程分析23-33
• 2.2.1 三電平Buck-Boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)23-27
• 2.2.2 三電平Buck-Boost電路工作模式分析27-30
• 2.2.3 三電平Buck-Boost電路的紋波特性30-33
• 2.3 三電平Buck-Boost電路中點(diǎn)不平衡狀態(tài)分析33-38
• 2.3.1 中點(diǎn)不平衡狀態(tài)對(duì)電路的影響34-35
• 2.3.2 基于脈沖寬度調(diào)制的中點(diǎn)電壓平衡控制策略的設(shè)計(jì)35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT技術(shù)的研究39-68
• 3.1 光伏電池的建模與仿真39-46
• 3.1.1 光伏電池工作原理39
• 3.1.2 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型的建立39-41
• 3.1.3 光伏電池工程模型的建立41-46
• 3.2 幾種常用單峰MPPT算法的仿真分析46-52
• 3.2.1 恒電壓跟蹤法47-49
• 3.2.2 擾動(dòng)觀察法49-50
• 3.2.3 電導(dǎo)增量法50-52
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)52-67
• 3.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值現(xiàn)象的產(chǎn)生53-55
• 3.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值模型的建立55-58
• 3.3.3 基于數(shù)學(xué)模型的多峰值MPPT算法的提出58-62
• 3.3.4 多峰值MPPT算法的仿真分析62-67
• 3.4 本章小結(jié)67-68
• 4 光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)68-81
• 4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)68
• 4.2 直流變換器設(shè)計(jì)68-70
• 4.3 DSP控制電路設(shè)計(jì)70-75
• 4.3.1 TMS320F28335 DSP控制芯片70-71
• 4.3.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)71
• 4.3.3 電源電路設(shè)計(jì)71-73
• 4.3.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)73
• 4.3.5 JTAG接口電路設(shè)計(jì)73-74
• 4.3.6 Boot-select電路設(shè)計(jì)74-75
• 4.4 隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)75-76
• 4.5 隔離電源電路設(shè)計(jì)76-77
• 4.6 隔離采樣電路設(shè)計(jì)77-80
• 4.7 本章小結(jié)80-81
• 5 光伏發(fā)電系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)81-87
• 5.1 CCS集成開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介81-82
• 5.2 AD采樣程序設(shè)計(jì)82-83
• 5.3 PWM程序設(shè)計(jì)83-84
• 5.4 多峰值MPPT算法程序設(shè)計(jì)84-85
• 5.5 中點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)85-86
• 5.6 本章小結(jié)86-87
• 6 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析87-105
• 6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建87-90
• 6.2 直流變換器功能實(shí)驗(yàn)90-91
• 6.3 直流變換器效率實(shí)驗(yàn)91-92
• 6.4 中點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)92-93
• 6.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)多峰值MPPT算法應(yīng)用實(shí)驗(yàn)93-103
• 6.6 本章小結(jié)103-105
• 7 結(jié)論105-106
• 致謝106-107
• 參考文獻(xiàn)107-111
• 附錄A111-113
• 附錄B113-121
• 附錄C121

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