隨著化石能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的加劇,太陽能作為一種清潔、可持續(xù)的新能源,備受人們的關(guān)注,尤其是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速。在光伏發(fā)電技術(shù)趨于成熟的情況下,仍存在發(fā)電效率亟待提升的問題。特別是陰影遮擋等復(fù)雜情況下的光伏最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)問題,仍是當(dāng)下的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文從光伏電站實(shí)現(xiàn)MPPT控制的基礎(chǔ)模塊出發(fā),逐步深入理論研究在實(shí)際工程中的應(yīng)用問題,選取全局極值搜索性能良好的粒子群算法重新完成在光伏MPPT控制中的應(yīng)用,并針對(duì)其應(yīng)用中的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)首先給出不同類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)光伏MPPT控制的光伏組件陣列、DC/DC控制器等基本模塊,并結(jié)合已有研究給出了具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型。然后在第三章中則著重于重申光伏MPPT控制,指出光伏MPPT的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)控制過程,極值搜索算法在光伏MPPT控制中一般被設(shè)計(jì)為一個(gè)功率反饋環(huán)節(jié),相關(guān)理論研究不能與普通的優(yōu)化問題等同。最后在建模和控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,給出了具有局部陰影遮擋效果的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。(2)選取標(biāo)準(zhǔn)PSO算法進(jìn)行光伏MPPT控制的研究。光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中,并不具備并行的特性,故PSO算法產(chǎn)生的粒子群體中的每個(gè)粒子,必須依次輸入光伏電站系統(tǒng),并在系統(tǒng)穩(wěn)定之后才能反饋相對(duì)準(zhǔn)確的輸出功率。針對(duì)上述問題,應(yīng)將每代群體的粒子在時(shí)間上離散到不同的控制周期中完成光伏MPPT控制過程及功率反饋,當(dāng)本代粒子全部完成輸出,進(jìn)行新一代粒子群體的規(guī)劃,不斷循環(huán)直至達(dá)到一定條件退出。設(shè)計(jì)不同參數(shù)的對(duì)比數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn),研究相關(guān)參數(shù)對(duì)其實(shí)現(xiàn)的光伏MPPT控制的影響。(3)改進(jìn)PSO算法實(shí)現(xiàn)光伏MPPT控制。在標(biāo)準(zhǔn)PSO算法實(shí)現(xiàn)的光伏MPPT控制的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果引出應(yīng)用中的兩大問題:算法輸出的相鄰粒子間存在大范圍跳動(dòng),實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)給光伏發(fā)電系統(tǒng)帶來極大不穩(wěn)定性;每個(gè)粒子輸入光伏發(fā)電系統(tǒng)后,其調(diào)節(jié)時(shí)間難以確定,且功率反饋錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重后果,致使難以加速搜索過程。針對(duì)算法特性和上述問題,改進(jìn)中提出分段Logistic混沌映射初始化群體、群體粒子排序后再輸出到光伏發(fā)電系統(tǒng)和改進(jìn)全局最優(yōu)及個(gè)體最優(yōu)粒子位置更新策略,應(yīng)用到光伏MPPT控制中,解決了算法相鄰輸出大范圍跳動(dòng)和反饋功率不準(zhǔn)確造成算法不收斂的問題,顯著提升了光伏MPPT的性能。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615
【部分圖文】：

帶來的是化石能源的枯竭，進(jìn)而是引發(fā)的能源危機(jī)。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，全球化石能源石油、天然氣的儲(chǔ)采比也分別達(dá)到 50.7 年和 52.8 年，相對(duì)有更多存儲(chǔ)量的煤炭，其僅有 114 年[4]。而在中國，占消費(fèi)主導(dǎo)地位的煤炭，其儲(chǔ)采比僅為 31 年�；茉磿r(shí)，帶來的環(huán)境污染問題更為可怕，諸如酸雨形成、溫室效應(yīng)、霧霾等[5]，給人類成很大傷害，甚至整個(gè)地球生態(tài)都深受其影響。根據(jù) 2017 年《BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》揭露[6]：2016 年全球一次能源消費(fèi)增長 1.0％穩(wěn)定的增長速度[7]。其中 2014 年增長 1%，2015 年增長 0.9%，而過去十年平均增長 1.8%。全球煤炭消費(fèi)量連續(xù)第二年下滑，下滑 1.7%，在一次能源產(chǎn)量中的占比滑%，是 2004 年以來的最低占比[8]�？稍偕茉丛鲩L最為迅速，增幅達(dá)到 12%，但在總量中僅占 4%的份額[9]。近年來，在中國隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，化石能源的巨大需求使得國內(nèi)度開采現(xiàn)象，嚴(yán)重消耗了國內(nèi)所儲(chǔ)存的化石能源，化石能源消耗的同時(shí)也帶來了嚴(yán)污染[10]。特別是在 2014 年后，我國的污染問題日益嚴(yán)重，相關(guān)部門甚至多次發(fā)布紅嚴(yán)重影響了人們的正常生產(chǎn)、生活。因此使用可持續(xù)、清潔無污染的新型能源來逐石能源是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)[11, 12]。

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文輸出的母線電壓來搜尋最大功率輸出點(diǎn)。）變換光伏組件陣列的串并聯(lián)拓?fù)潢P(guān)系方面的研究，主要是考慮到部分陰影遮擋個(gè)光伏組件陣列的均衡輸出，進(jìn)而達(dá)到增大輸出功率的目的。如圖 1.4 a 所示光拓?fù)潢P(guān)系中，如果拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，那么光伏組件陣列的最終功率輸出20 4 10400w/m，如果通過某種手段達(dá)到右方的均衡狀態(tài)，其輸出功率2 4 12000w/m。

圖 2.10 鋸齒波圖形，PWM 技術(shù)可基于鋸齒波進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于基：0A 1，0T 0.5s，并取0d 0.5，則有圖 2.圖 2.11 PWM 方波信號(hào)研究，可以看出脈寬調(diào)制的 PWM 具有幅值、應(yīng)用過程中，幅值、周期一般在切換系統(tǒng)設(shè)計(jì)初
【參考文獻(xiàn)】

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1 李雙鑫;王馳;李廣喆;張雪明;岳麗娟;;一種新型的二級(jí)分段Logistic混沌映射及其性能分析[J];東北師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

2 沈繼紅;王侃;胡波;;粒子群優(yōu)化算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2011年04期

3 林敏;;新農(nóng)村發(fā)展綠色建筑激勵(lì)約束機(jī)制設(shè)計(jì)[J];生態(tài)經(jīng)濟(jì);2011年08期

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2 徐哲;CdSe/TiO_2異質(zhì)結(jié)薄膜的制備及其光電性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 劉玉華;切換時(shí)滯系統(tǒng)的有限時(shí)間有界性研究[D];天津大學(xué);2014年

4 馬小平;光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2014年

5 李燕燕;基于模糊控制Boost變換器的光伏發(fā)電研究[D];長安大學(xué);2014年

6 于鑫;基于DSP的光伏并網(wǎng)逆變器研究[D];北京交通大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2837781