本文關鍵詞：光伏系統(tǒng)發(fā)電效率提升方法的研究

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【摘要】：鑒于能源危機以及環(huán)境惡化問題的日益加重,太陽能光伏發(fā)電憑借其取之不盡、用之不竭所特有優(yōu)勢得到了快速發(fā)展。但是,相對于其他可再生能源而言,由于發(fā)電效率偏低和發(fā)電成本偏高的問題,光伏發(fā)電系統(tǒng)同樣存在其弊端,針對這兩大問題的研究,對于光伏產(chǎn)業(yè)而言,將會起到極大地促進推廣的作用。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)電領域的研究熱點。本文首先通過對光伏電池最大功率點跟蹤提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效率,對傳統(tǒng)以及智能最大功率點跟蹤算法進行研究,加入PID控制,提出一種基于模糊PID控制的MPPT算法,經(jīng)過MATLAB仿真結果表明:在光照強度發(fā)生變化時,使用該算法光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)運行穩(wěn)定,曲線平滑,跟蹤精度高、響應時間快,控制效果明顯。其次,針對光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的提升,提出一種全天候太陽自動跟蹤方式,將光電跟蹤與太陽運動軌跡跟蹤結合使用。將天氣情況分為三種,采用三種跟蹤模式分別與其對應,給出光電跟蹤方式的設計思路以及實現(xiàn)方法,闡述結合GPS技術應用的太陽運動軌跡跟蹤方式的計算方法,并對采用該方式進行太陽跟蹤的可行性進行驗證。最后,根據(jù)提出的跟蹤方式,設計一套自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),該系統(tǒng)為小型光伏發(fā)電系統(tǒng),可應用于移動設備中,系統(tǒng)可進行全天候太陽自動跟蹤,能夠高效、穩(wěn)定的運行。整個系統(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,硬件設計包括:GPS檢測模塊、光電檢測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計算機控制模塊、外部時鐘模塊、充放電控制器、逆變器、DC/DC變換器等,軟件設計包括:太陽自動跟蹤主程序、太陽運動軌跡跟蹤子程序、光電跟蹤子程序。將兩部分進行設備連接,對該系統(tǒng)進行測試,得到有關的數(shù)據(jù)與固定式光伏系統(tǒng)進行比較。實驗結果表明,該自動跟蹤系統(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于光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的提升的有效性。
【關鍵詞】：光伏系統(tǒng) 最大功率點跟蹤 太陽運動軌跡跟蹤 自動跟光
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點摘要7-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 最大功率點跟蹤的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 太陽自動跟蹤的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內(nèi)容12-13
• 第二章 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)13-32
• 2.1 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構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跟蹤研究16-31
• 2.3.1 最大功率點跟蹤控制基本原理16-18
• 2.3.2 最大功率點跟蹤的經(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 基于擾動觀察法和模糊PID的光伏MPPT仿真26-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第三章 全天候太陽跟蹤算法研究32-44
• 3.1 太陽跟蹤控制算法性能比較32-34
• 3.2 太陽高度角和方位角計算34-40
• 3.2.1 天球及天球坐標系34-35
• 3.2.2 真太陽時和太陽時角35-36
• 3.2.3 太陽赤緯角36
• 3.2.4 高度角和方位角計算36-40
• 3.3 全天候太陽跟蹤算法40-43
• 3.3.1 全天候太陽跟蹤器結構40-41
• 3.3.2 全天候跟蹤算法41-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第四章 自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)44-57
• 4.1 自動跟蹤式獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)整體結構44-45
• 4.2 光伏跟蹤系統(tǒng)硬件設計45-48
• 4.2.1 太陽方位檢測模塊45
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊45-46
• 4.2.3 計算機控制模塊46-48
• 4.2.4 外部時鐘模塊48
• 4.3 光伏電源系統(tǒng)硬件設計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 設備連接51-52
• 4.4 系統(tǒng)軟件設計52-56
• 4.4.1 太陽自動跟蹤主程序設計52-53
• 4.4.2 太陽運動軌跡跟蹤子程序設計53-54
• 4.4.3 光電跟蹤子程序設計54-56
• 4.5 本章小結56-57
• 第五章 系統(tǒng)測試與結果分析57-63
• 5.1 系統(tǒng)測試57-58
• 5.2 結果分析58-62
• 5.3 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-68
• 發(fā)表文章目錄68-69
• 致謝69-70

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本文編號：619731