本文關(guān)鍵詞：基于粒子群融合變步長擾動觀察的光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT算法研究

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【摘要】：由于化石能源的枯竭和以霧霾、全球變暖為代表的惡劣天氣的頻發(fā),新能源發(fā)電越來越受到世界各國的青睞。如今,光伏發(fā)電作為新能源的主力,在我國的裝機總量已經(jīng)達到77.42GW,位列世界第一。而在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,光伏陣列的輸出功率受外界溫度和光照強度的影響較大,還經(jīng)常伴有云層局部遮擋,功率-電壓曲線不夠穩(wěn)定。因此,研究光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤算法,是提高光伏發(fā)電效率的關(guān)鍵。考慮環(huán)境改變及局部陰影遮擋對光伏陣列的功率-電壓曲線的影響,本文提出了新的MPPT算法,并且利用仿真和實驗驗證了該算法的可靠性和優(yōu)異性。首先,針對光伏陣列在局部陰影遮擋下,其輸出功率-電壓曲線展現(xiàn)出多峰值的情況,提出了一種快速、穩(wěn)定且能夠全局尋優(yōu)的最大功率點跟蹤算法,即粒子群融合變步長擾動觀察算法,該算法在第一階段將粒子群優(yōu)化算法改進,使其能夠在一定的迭代次數(shù)下穩(wěn)定、全局地更新所有粒子的速度和位置,接近最大功率點;接著第二階段對傳統(tǒng)的變步長擾動觀察法進行改進,采用以Fibonacci數(shù)列作為步長改變的依據(jù)并且優(yōu)化其加速因子,使其與第一階段算法很好的銜接,同時還能夠快速得到功率的最佳解,最后在各個階段的算法后設(shè)置了算法運行終止條件,在算法的最后設(shè)置了重啟條件。其次,針對不同算法在不同陰影率遮擋光伏陣列時,功率變化情況不同的問題,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,模擬了兩種遮陰情況,從靜態(tài)遮陰到動態(tài)遮陰分別繪制了不同的MPPT算法的功率-時間曲線以及占空比-時間曲線,對比了傳統(tǒng)的智能算法以及傳統(tǒng)的變步長擾動觀察算法,驗證了新提出的算法在精度與速度上的明顯提升。除此之外,在LabVIEW中搭建了本文復合控制算法的仿真界面,將該算法進行圖形化編程和演示,最終得出該算法的追蹤數(shù)據(jù)和追蹤效果圖。為了驗證該復合控制算法在實際光伏發(fā)電系統(tǒng)中的表現(xiàn),設(shè)計了光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT實驗平臺,配置了Boost電路的參數(shù),設(shè)計了以DSP2812為核心的控制電路以及其他采樣電路、保護電路、驅(qū)動電路等外圍硬件電路。在上位機中,使用CCS3.3完成了主程序、采樣程序等軟件的編程。最后對比傳統(tǒng)的算法,經(jīng)過多次重復實驗,證明了算法在優(yōu)化成功次數(shù)、最大功率、到達最大功率的時間上均具有優(yōu)勢,最終確定了算法的可行性和先進性。無論是仿真結(jié)果,還是實驗結(jié)果均表明,在復雜光照條件下,粒子群融合變步長擾動觀察法可以應對功率-電壓曲線的多極值情況。同時表明了該算法不僅動態(tài)性能好、追蹤速度快,而且能夠穩(wěn)定地、有效地提高光伏陣列的發(fā)電效率,對今后光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM615;TP18

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本文編號：1282166