本文關(guān)鍵詞：光伏系統(tǒng)發(fā)電效率提升方法的研究

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【摘要】：鑒于能源危機(jī)以及環(huán)境惡化問(wèn)題的日益加重,太陽(yáng)能光伏發(fā)電憑借其取之不盡、用之不竭所特有優(yōu)勢(shì)得到了快速發(fā)展。但是,相對(duì)于其他可再生能源而言,由于發(fā)電效率偏低和發(fā)電成本偏高的問(wèn)題,光伏發(fā)電系統(tǒng)同樣存在其弊端,針對(duì)這兩大問(wèn)題的研究,對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)而言,將會(huì)起到極大地促進(jìn)推廣的作用。因此,如何提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效率已經(jīng)成為光伏發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文首先通過(guò)對(duì)光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效率,對(duì)傳統(tǒng)以及智能最大功率點(diǎn)跟蹤算法進(jìn)行研究,加入PID控制,提出一種基于模糊PID控制的MPPT算法,經(jīng)過(guò)MATLAB仿真結(jié)果表明:在光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),使用該算法光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,曲線平滑,跟蹤精度高、響應(yīng)時(shí)間快,控制效果明顯。其次,針對(duì)光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的提升,提出一種全天候太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤方式,將光電跟蹤與太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤結(jié)合使用。將天氣情況分為三種,采用三種跟蹤模式分別與其對(duì)應(yīng),給出光電跟蹤方式的設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)方法,闡述結(jié)合GPS技術(shù)應(yīng)用的太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方式的計(jì)算方法,并對(duì)采用該方式進(jìn)行太陽(yáng)跟蹤的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。最后,根據(jù)提出的跟蹤方式,設(shè)計(jì)一套自動(dòng)跟蹤式獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),該系統(tǒng)為小型光伏發(fā)電系統(tǒng),可應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備中,系統(tǒng)可進(jìn)行全天候太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤,能夠高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)有兩部分組成,分別是光伏跟蹤系統(tǒng)和光伏電源系統(tǒng)。其中,硬件設(shè)計(jì)包括:GPS檢測(cè)模塊、光電檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)算機(jī)控制模塊、外部時(shí)鐘模塊、充放電控制器、逆變器、DC/DC變換器等,軟件設(shè)計(jì)包括:太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤主程序、太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤子程序、光電跟蹤子程序。將兩部分進(jìn)行設(shè)備連接,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,得到有關(guān)的數(shù)據(jù)與固定式光伏系統(tǒng)進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)發(fā)電效率相比于固定式系統(tǒng)提高近37%,證明了該跟蹤算法對(duì)于光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的提升的有效性。
【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤 自動(dòng)跟光
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要7-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容12-13
• 第二章 獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)13-32
• 2.1 獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)13
• 2.2 光伏電池13-16
• 2.2.1 光伏電池工作原理14
• 2.2.2 光伏電池的建模14-16
• 2.2.3 光伏電池的伏安特性曲線16
• 2.3 光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤研究16-31
• 2.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤控制基本原理16-18
• 2.3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤的經(jīng)典方法18-21
• 2.3.3 基于模糊PID控制的MPPT算法21-26
• 2.3.4 基于擾動(dòng)觀察法和模糊PID的光伏MPPT仿真26-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 全天候太陽(yáng)跟蹤算法研究32-44
• 3.1 太陽(yáng)跟蹤控制算法性能比較32-34
• 3.2 太陽(yáng)高度角和方位角計(jì)算34-40
• 3.2.1 天球及天球坐標(biāo)系34-35
• 3.2.2 真太陽(yáng)時(shí)和太陽(yáng)時(shí)角35-36
• 3.2.3 太陽(yáng)赤緯角36
• 3.2.4 高度角和方位角計(jì)算36-40
• 3.3 全天候太陽(yáng)跟蹤算法40-43
• 3.3.1 全天候太陽(yáng)跟蹤器結(jié)構(gòu)40-41
• 3.3.2 全天候跟蹤算法41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 自動(dòng)跟蹤式獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)44-57
• 4.1 自動(dòng)跟蹤式獨(dú)立太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 光伏跟蹤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)45-48
• 4.2.1 太陽(yáng)方位檢測(cè)模塊45
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊45-46
• 4.2.3 計(jì)算機(jī)控制模塊46-48
• 4.2.4 外部時(shí)鐘模塊48
• 4.3 光伏電源系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)48-52
• 4.3.1 光伏電池48-49
• 4.3.2 蓄電池49
• 4.3.3 充放電控制器49-50
• 4.3.4 逆變器50-51
• 4.3.5 DC/DC變換器51
• 4.3.6 設(shè)備連接51-52
• 4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-56
• 4.4.1 太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤主程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.4.2 太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤子程序設(shè)計(jì)53-54
• 4.4.3 光電跟蹤子程序設(shè)計(jì)54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析57-63
• 5.1 系統(tǒng)測(cè)試57-58
• 5.2 結(jié)果分析58-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 發(fā)表文章目錄68-69
• 致謝69-70

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