【摘要】：能源是人類社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力來源。一方面世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及世界人口的持續(xù)增長(zhǎng),使得能源的總需求量正以驚人的速度增長(zhǎng)；另一方面全球的化石燃料儲(chǔ)量日益減少,并存在枯竭的危機(jī)。此外,化石燃料的大量使用造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。所以開發(fā)利用綠色可再生能源迫在眉睫。光伏發(fā)電是新興的可再生能源技術(shù),以其自身特點(diǎn)得到了人們的關(guān)注。本文以光伏發(fā)電系統(tǒng)作為研究對(duì)象,以獲得遮陰下的光伏陣列的最大輸出功率為研究目標(biāo)。從以下幾個(gè)方面做了具體的研究。 1)基于matlab simulink搭建了光伏電池以及Boost電路的仿真模型。分析了光伏電池以及遮陰光伏陣列的輸出特性曲線的變化規(guī)律,為遮陰光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。實(shí)測(cè)了兩種天氣下的光伏電池的峰值點(diǎn)數(shù)據(jù),實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有的規(guī)律與仿真分析的結(jié)果具有較好的一致性。 2)對(duì)比分析了四種傳統(tǒng)的MPPT算法,包括恒定電壓法、擾動(dòng)觀察法、增量電導(dǎo)法以及模糊邏輯控制法。在算法分析的過程中,為后三種算法設(shè)計(jì)了不同的變步長(zhǎng)控制策略,并對(duì)它們各自的控制效果作了仿真分析。本文介紹了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)生成模糊邏輯控制規(guī)則的方法,為模糊控制規(guī)則的在線生成提供了條件。 3)存在局部陰影時(shí),光伏陣列的功率-電壓特性(P-V)曲線出現(xiàn)多個(gè)極值點(diǎn)、電流-電壓(I-V)特性曲線呈現(xiàn)階梯狀,這使得基于單峰尋優(yōu)的傳統(tǒng)MPPT算法失效。為此,本文在研究遮陰光伏陣列輸出特性規(guī)律的基礎(chǔ)上,提出了一種具有全局搜索能力的MPPT算法。該算法先用粒子群優(yōu)化(PSO)算法將輸入位置調(diào)整到全局最優(yōu)附近,再用變步長(zhǎng)電導(dǎo)增量法得到全局最優(yōu)解。新的算法在減輕系統(tǒng)振蕩和加快搜索速度方面做了改進(jìn)。仿真結(jié)果表明,該方法不僅較好地克服了現(xiàn)有算法使用PSO大幅度隨機(jī)初始化粒子位置而導(dǎo)致的系統(tǒng)振蕩問題,而且有效利用傳統(tǒng)單峰尋優(yōu)算法的優(yōu)點(diǎn),增強(qiáng)了系統(tǒng)搜索的快速性和穩(wěn)定性,取得了較好的控制效果。 4)本文最后對(duì)小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的Boost電路提高了功率電路的轉(zhuǎn)換效率。
[Abstract]:On the one hand, the rapid development of the world economy and the sustained growth of the world population make the total demand for energy increasing at an alarming rate; on the other hand, the global fossil fuel reserves are decreasing day by day, and there is a crisis of exhaustion. It has become a serious environmental problem. So the development and utilization of green renewable energy is imminent. Photovoltaic power generation is a new renewable energy technology, which has attracted people's attention for its own characteristics. Specific aspects have been studied.
1) The simulation models of photovoltaic cells and Boost circuits are built based on MATLAB simulink. The output characteristic curves of photovoltaic cells and shaded photovoltaic arrays are analyzed to prepare for the design of maximum power point tracking (MPPT) algorithm for shaded photovoltaic arrays. According to the laws and the results of simulation analysis, the results are in good agreement.
2) Four traditional MPPT algorithms are compared and analyzed, including constant voltage method, disturbance observation method, incremental conductance method and fuzzy logic control method. In the process of algorithm analysis, different variable step size control strategies are designed for the latter three algorithms, and their respective control effects are simulated and analyzed. The method of generating fuzzy logic control rules from measured data by network provides conditions for on-line generation of fuzzy control rules.
3) The power-voltage characteristic (P-V) curves of photovoltaic arrays with local shadows have multiple extremum points, and the current-voltage (I-V) characteristic curves are ladder-shaped, which makes the traditional MPPT algorithm based on single-peak optimization invalid. MPPT algorithm of force. The algorithm adjusts the input position near the global optimum by particle swarm optimization (PSO) algorithm, and then obtains the global optimum by variable step conductance increment method. The problem of system oscillation caused by large-scale random initialization of particle position is solved, and the advantages of traditional single-peak optimization algorithm are effectively utilized to enhance the rapidity and stability of system search, and good control effect is achieved.
4) At last, the hardware circuit of the small-scale photovoltaic power generation system is designed. The Boost circuit realized by soft-switching technology improves the conversion efficiency of the power circuit.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM615;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2207621