本文關(guān)鍵詞：局部陰影下光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制仿真研究

  更多相關(guān)文章： 光伏系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 局部陰影情況 自整定模糊PID 粒子群算法

【摘要】：對(duì)于中小型光伏系統(tǒng),存在比較難以避免的局部陰影遮擋,使其工作環(huán)境變得愈發(fā)復(fù)雜,導(dǎo)致多個(gè)極值點(diǎn)出現(xiàn)在光伏電池輸出電壓和輸出功率曲線上,傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的誤判可能使功率點(diǎn)陷入局部最優(yōu)。解決該條件下的最大功率點(diǎn)跟蹤需要一種有效的控制策略,光照變化下光伏系統(tǒng)仿真平臺(tái)的搭建有舉足重輕的意義。本論文以搭建光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制仿真平臺(tái)為目標(biāo),在Matlab/Simulink環(huán)境中建立擾動(dòng)觀察法、自整定模糊PID、粒子群算法及其改進(jìn)算法共計(jì)四種方法的模型。對(duì)光伏電池的原理、模型以及輸出特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,驗(yàn)證了光伏電池仿真模型的正確性和有效性。搭建均勻光照和局部陰影下光伏陣列的仿真模型,分析并驗(yàn)證了單峰和多峰功率曲線的產(chǎn)生原理與分布規(guī)律,改良設(shè)計(jì)光伏陣列,有利于研究復(fù)雜陰影條件下光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的追蹤控制策略。光伏系統(tǒng)重要技術(shù)之一是最大功率點(diǎn)跟蹤控制。本文在均勻光照下,提出了一種自整定模糊PID方法。與傳統(tǒng)控制算法相比,模糊控制特別適于數(shù)學(xué)模型未知、復(fù)雜的非線性系統(tǒng),PID控制可有效消除工作點(diǎn)處的振蕩現(xiàn)象且易實(shí)現(xiàn),因此本文將這兩種方法進(jìn)行結(jié)合。與擾動(dòng)觀察法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明該方法比傳統(tǒng)算法平均快0.05s進(jìn)入穩(wěn)態(tài),其輸出功率波動(dòng)范圍比傳統(tǒng)算法平均少±5w,讓光伏系統(tǒng)平穩(wěn)工作于最大功率點(diǎn)處,且動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)良。在局部陰影下,了解傳統(tǒng)粒子群算法的原理、流程等之后,提出一種改進(jìn)粒子群算法跟蹤控制的理論流程,并與光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤策略緊密聯(lián)系,搭建局部陰影下的仿真平臺(tái)。與傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明在雙峰、三峰功率曲線下,其功率跟蹤誤差率可控制在0.29%-0.46%,在復(fù)雜多峰功率曲線下可使誤差率小于1%,調(diào)節(jié)時(shí)間平均小于0.04s,驗(yàn)證了該改進(jìn)的粒子群算法在應(yīng)用中良好的跟蹤性能,使光伏系統(tǒng)輸出效率得到了有效提升。
【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 最大功率點(diǎn)跟蹤 局部陰影情況 自整定模糊PID 粒子群算法
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(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6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 光伏陣列硬件結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用問題18-34
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行及應(yīng)用18-23
• 2.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成18-21
• 2.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式21-22
• 2.1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用22-23
• 2.2 光伏電池的原理、模型及特性23-28
• 2.2.1 光伏電池的工作原理23-25
• 2.2.2 光伏電池的數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.2.3 光伏電池的輸出特性27-28
• 2.3 光伏陣列的工程用數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.4 光伏陣列的局部陰影問題30-32
• 2.4.1 局部陰影的產(chǎn)生與危害30
• 2.4.2 熱斑效應(yīng)及解決辦法30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 均勻光照下MPPT方法研究與系統(tǒng)仿真34-64
• 3.1 常規(guī)的MPPT控制方法34-40
• 3.1.1 恒定電壓跟蹤法34-35
• 3.1.2 擾動(dòng)觀察法35-37
• 3.1.3 電導(dǎo)增量法37-38
• 3.1.4 模糊邏輯控制38-40
• 3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成模塊及其仿真40-50
• 3.2.1 光伏電池模塊40-43
• 3.2.2 DC/DC變換器模塊43-45
• 3.2.3 脈寬調(diào)制器模塊45-47
• 3.2.4 MPPT控制器模塊47-48
• 3.2.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真平臺(tái)的建立48-50
• 3.3 均勻光照下自整定模糊PID的MPPT50-63
• 3.3.1 PID控制法50-51
• 3.3.2 模糊邏輯控制的MPPT51-54
• 3.3.3 自整定模糊PID控制法54-57
• 3.3.4 自整定模糊PID的MPPT仿真實(shí)驗(yàn)研究57-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 第4章 局部陰影下光伏陣列輸出特性分析64-74
• 4.1 光伏陣列的多峰模型及其建模64-67
• 4.1.1 光伏陣列的多峰模型64-66
• 4.1.2 光伏陣列建模方法分析66-67
• 4.2 局部陰影下光伏陣列的輸出特性分析67-72
• 4.2.1 帶二極管的光伏陣列輸出特性分析67-69
• 4.2.2 不同陰影分布的輸出特性分析69-72
• 4.3 光伏陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 局部陰影下GMPPT方法研究與系統(tǒng)仿真74-90
• 5.1 常規(guī)的GMPPT控制方法74
• 5.2 粒子群優(yōu)化算法74-76
• 5.2.1 算法的基本原理74-75
• 5.2.2 算法的設(shè)計(jì)流程75
• 5.2.3 算法在GMPPT中的應(yīng)用分析75-76
• 5.3 改進(jìn)的粒子群算法76-80
• 5.3.1 算法的基本原理77-78
• 5.3.2 算法的設(shè)計(jì)流程78-79
• 5.3.3 算法的比較分析79
• 5.3.4 算法在GMPPT中的應(yīng)用分析79-80
• 5.4 局部陰影下改進(jìn)粒子群算法的GMPPT系統(tǒng)仿真80-88
• 5.4.1 光伏陣列模塊的建立80-81
• 5.4.2 GMPPT控制器模塊的建立81-82
• 5.4.3 算法的仿真實(shí)驗(yàn)82-84
• 5.4.4 算法的比較分析84-85
• 5.4.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真與分析85-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 第6章 總結(jié)與展望90-92
• 6.1 總結(jié)90-91
• 6.2 展望91-92
• 致謝92-94
• 參考文獻(xiàn)94-102
• 附錄A： 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利102-104
• 附錄B： 部分源代碼104-106

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