光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及功率控制方法研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，化石能源逐漸匱乏，環(huán)境問題日益突出，尋求清潔、可再生能源已成為當(dāng)下解決能源問題的根本途徑。光伏發(fā)電以其資源儲(chǔ)量大、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為目前最具大規(guī)模開發(fā)、利用前景的新能源利用方式之一。由于光伏電池輸出功率受輻照強(qiáng)度、環(huán)境溫度以及負(fù)載特性等外部因素影響劇烈，因此盡管光伏發(fā)電技術(shù)已日趨成熟但仍存在發(fā)電效率低、成本偏高等問題。為了提高光伏電池對(duì)太陽能的利用效率，光伏電池應(yīng)能及時(shí)適應(yīng)外部環(huán)境變化而始終工作在最大功率點(diǎn)處

2、。因此，深入研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為特性與最大功率跟蹤方法(MPPT)是一項(xiàng)非常有意義的工作。
　　本文以光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，在研究了光伏電池工作原理的基礎(chǔ)上，建立起光伏電池的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)分析了光伏電池的輸出特性;基于對(duì)光伏系統(tǒng)具有最大光電轉(zhuǎn)換效率的考慮，對(duì)比幾種常見DC/DC變換電路，提出由Buck電壓轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤;通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為特性、光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要參數(shù)的詳細(xì)分析，研究對(duì)比了幾種最大功

3、率跟蹤控制策略的控制效果。
　　首先，本文從光伏發(fā)電的物理基礎(chǔ)（光生伏特效應(yīng)）出發(fā)，通過分析光伏電池的等效電路，利用MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)建立光伏電池的仿真模型;在此基礎(chǔ)上研究光伏電池的輸出特性;通過對(duì)光伏電池等效串聯(lián)內(nèi)阻的分析，簡化仿真模型，方便最大功率控制策略的分析與研究。
　　其次，通過對(duì)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，比較幾種常見的DC/DC變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，選定由Buck變換器實(shí)現(xiàn)MPPT算法;

4、在理論分析的基礎(chǔ)上建立起由Buck變換器為基礎(chǔ)的光伏電池最大功率跟蹤仿真系統(tǒng)，并分析光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為特性，同時(shí)對(duì)其中幾個(gè)重要參數(shù)的作用進(jìn)行研究。
　　最后，尋找光伏電池的最優(yōu)工作點(diǎn)，最大化光電轉(zhuǎn)換效率，是光伏發(fā)電的核心內(nèi)容。其中，應(yīng)用最為廣泛的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法是擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法。本文從原理上詳細(xì)描述了擾動(dòng)觀測(cè)法、基于功率預(yù)測(cè)的擾動(dòng)觀測(cè)法以及模糊控制等常見MPPT技術(shù)，并在MATLAB仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)幾種常用