發(fā)布時間：2020-07-14 17:45

【摘要】：隨著傳統(tǒng)化石能源的利用,環(huán)境污染加劇,資源宣告枯竭,能源革命正不可避免的席卷全球。太陽能儲量巨大,清潔無污染,將成為未來能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。由于局部陰影下光伏陣列存在的多峰特性,傳統(tǒng)MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法失效,無法跟蹤到真正的最大功率點,使系統(tǒng)遭受嚴(yán)重的功率損失,所以研究局部陰影下的最大功率跟蹤技術(shù)是提高太陽能利用效率的核心問題。傳統(tǒng)的逆變器存在單一升/降壓、靈活性差、可靠性差、抗電磁干擾能力差的缺點。為了克服傳統(tǒng)逆變器的缺點,本文采用隔離型準(zhǔn)Z源光伏并網(wǎng)逆變器。本文以隔離型準(zhǔn)Z源逆變器為研究對象,對局部陰影下的最大功率跟蹤技術(shù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、仿真模型、硬件設(shè)計等幾個方面進(jìn)行了深入的研究,具體內(nèi)容如下:本文首先分析光伏發(fā)電和最大功率跟蹤技術(shù)的必要性及意義,引入了隔離型準(zhǔn)Z源逆變器和局部陰影下的最大功率跟蹤技術(shù),并對該變換器和MPPT算法的研究現(xiàn)狀做出簡要的論述。然后分析并建立了光伏電池的三種數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,建立光伏陣列的數(shù)學(xué)模型,并分析不同局部陰影情況下的陣列的輸出特性。接下來,首先分析均勻光照條件下的擾動觀察法(PO)、電導(dǎo)增量法(INC)、自整定PID模糊控制法(FLC)和粒子群優(yōu)化模糊控制法等單峰值MPPT算法,詳細(xì)介紹其工作原理,并建立仿真模型,最后通過仿真結(jié)果討論各種方法的優(yōu)缺點。接下來本文分析傳統(tǒng)的粒子群算法的局限性和不足,針對這一缺點,提出了改進(jìn)粒子群(DPSO)和變步長擾動的復(fù)合MPPT算法,該算法適用于局部陰影條件下的全局尋優(yōu)。在算法的第一階段,針對傳統(tǒng)粒子群算法的缺陷和不足,提出改進(jìn)的休眠粒子群算法(DPSO),對算法結(jié)構(gòu)、權(quán)重因子w、最大搜索速度V_(max)、粒子數(shù)目N_p、搜索順序和環(huán)境重啟條件進(jìn)行設(shè)計和改進(jìn),系統(tǒng)快速找到最大功率點(GMPP)的大概位置,在第二階段,利用改進(jìn)的Fibonacci數(shù)列作為變步長擾動觀察法步長改變的依據(jù),準(zhǔn)確快速地跟蹤到最大功率點,并在最大功率點的左側(cè)維持穩(wěn)定功率輸出。然后分析隔離型準(zhǔn)Z源的工作原理,建立小信號模型和傳遞函數(shù)。采用穩(wěn)定副邊電容電壓的直流鏈電壓間接控制和并網(wǎng)電流的雙閉環(huán)控制策略,分析設(shè)計PI和準(zhǔn)PR控制器的各項參數(shù)。本次仿真采用的是SABER/MATLAB協(xié)同仿真環(huán)境,通過對比傳統(tǒng)PSO算法、擾動觀察法(PO)和DPSO復(fù)合MPPT算法,將系統(tǒng)在靜態(tài)局部陰影環(huán)境下和動態(tài)局部陰影環(huán)境下進(jìn)行最大功率跟蹤的仿真驗證。最后,在上述工作的基礎(chǔ)上,研制一臺300W的最大功率跟蹤實驗裝置,對主電路的參數(shù)設(shè)計和選型、對控制電路進(jìn)行設(shè)計、并對DSP軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,實驗結(jié)果證明DPSO復(fù)合MPPT算法的正確性和優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM464
【圖文】：

圖 2.1 光伏電池單二極管等效電路 加準(zhǔn)確地反應(yīng)光伏電池的非線性特性[42]，其單二極管模型最大的不同是電路中多了一個為D1I和D2I兩種暗電流。當(dāng)電池的前向偏置主導(dǎo)地位；當(dāng)前向偏置電壓較小時，耗盡層，暗電流的等效方式不同。雙二極管模型能其等效電路如圖 2.2 所示： 圖 2.2 光伏電池雙二極管等效電路

圖 2.1 光伏電池單二極管等效電路 加準(zhǔn)確地反應(yīng)光伏電池的非線性特性[42]，其單二極管模型最大的不同是電路中多了一個為D1I和D2I兩種暗電流。當(dāng)電池的前向偏置主導(dǎo)地位；當(dāng)前向偏置電壓較小時，耗盡層，暗電流的等效方式不同。雙二極管模型能其等效電路如圖 2.2 所示：

圖 2.3 光伏陣列 I-U 和 P-U 特性曲線 的光伏電池模型 電池經(jīng)常會發(fā)生局部被遮擋的陰影問題，這甚至?xí)a(chǎn)生熱斑的現(xiàn)象導(dǎo)致電池被損壞。為先要對局部陰影下的光伏陣列的輸出特性進(jìn)光伏電池的數(shù)學(xué)模型，如圖 2.4 所示： 0 5 10 15 200123030流電I/A率功P/W電壓U/V

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本文編號：2755288