基于多峰值MPPT的光伏發(fā)電控制器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著不可再生能源枯竭以及環(huán)境惡化等問題日益突顯，尋求可再生能源是世界各國的渴望，而光伏發(fā)電被公認(rèn)為未來最有前途的發(fā)電方式之一。光伏發(fā)電控制器直接關(guān)系到光電轉(zhuǎn)換來源——光伏電池的利用效率，控制器運(yùn)行的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法是提高發(fā)電效率的核心所在。
　　本文以獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，設(shè)計了一種改進(jìn)粒子群MPPT算法，在Simulink仿真環(huán)境下證明其在光伏陣列輸出P-V特性曲線具有多個峰值點(diǎn)時具有良好的最大功率點(diǎn)追蹤效果

2、。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款基于雙相交錯Buck電路的光伏發(fā)電控制器，控制器以MPPT為首要前提，同時融合了蓄電池充電特性，采用了4階段自動切換的智能充電算法，具有良好的人機(jī)交互體驗及一系列安全保護(hù)措施。本文的詳細(xì)研究內(nèi)容如下:
　　1)闡述了光伏發(fā)電以及決定發(fā)電效率的MPPT算法的現(xiàn)狀。建立了光伏電池的等效數(shù)學(xué)模型，從而在Simulink仿真環(huán)境下明確了光伏電池輸出特性隨光照和溫度變化，但其P-V曲線在不同外界環(huán)境下保持單峰值特性。

3、在此基礎(chǔ)上，分析研究了實(shí)際應(yīng)用中光伏陣列在局部遮陰情況下的多峰值P-V輸出特性，并在Simulink中搭建了相應(yīng)的多峰值模型;
　　2)研究了傳統(tǒng)的單峰值MPPT算法，進(jìn)行了傳統(tǒng)算法在局部遮陰環(huán)境下的失效性分析。以多峰值光伏陣列模型為研究對象，設(shè)計了具有全局尋優(yōu)能力的改進(jìn)粒子群的MPPT算法，取得了良好的追蹤效果。仿真發(fā)現(xiàn)其在外界光照強(qiáng)度變化時也具有動態(tài)追蹤能力;
　　3)深入分析設(shè)計了光伏發(fā)電控制器的硬件電路結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵元件

4、參數(shù)，包括:基于雙相交錯Buck電路的主電路、基于反激變換的電源電路、基于STM32的控制電路、兩種方式的人機(jī)交互電路、多種全方位的保護(hù)電路和一些其余外圍電路;
　　4)研究了蓄電池特性，并將MPPT算法實(shí)際化應(yīng)用，將它們?nèi)诤虾螽a(chǎn)生一種4階段高效充電方式。對光伏發(fā)電控制器軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，包括:系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)時基生成、智能充電程序、充電保護(hù)和顯示界面程序?；贑＃語言設(shè)計了用于實(shí)驗數(shù)據(jù)采集的上位機(jī)軟件，簡化了實(shí)驗分析難度;