风光互补发电系统的mppt控制及能量管理研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目风光互补发电系统的MPPT控制及能量管理研究学科专业控制理论与控制工程学号201121070427作者姓名昝宝亮指导教师宋永端教授分类号密级注1UDC学位论文风光互补发电系统的MPPT控制及能量管理研究（题名和副题名）昝宝亮（作者姓名）指导教师宋永端教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制理论与控制工程提交论文日期2014.03.20论文答辩

2、日期2014.05.30学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONMPPTCONTROLALGORITHMSANDENERGYMANAGEMENTOFAWIND-SOLARHYBRIDPOWERSYSTEMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ControlTheoryandControlEngineeringAuthor:ZanBaolian

3、gAdvisor:ProfessorSongYongduanSchool:SchoolofEnergyScienceandEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学

4、位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要环境的日益恶化、能源危机的日益加剧以及不可再生能源的日益枯竭三方面因素促进了绿色新能源的快速发展，尤其是风力发电和光伏发电已得到了世界各国的广泛重视。最大能量捕获在近几年已经成为新能源领域的一个研究热点，最大功率跟踪（MPPT）（MaximumPower

5、PointTracking）技术旨在提高风电机组、光伏发电系统的输出效率及整个系统的响应速度。MPPT控制策略性能的优劣直接影响着风能和太阳能的有效利用率和整个发电系统的运行性能。高效的MPPT控制策略对于促进新能源电力系统的进一步发展是十分必需的。风能和太阳能具有很好的互补性（白天风小光强，晚上风大光弱），风光互补系统较独立风电机组或光伏而言，可以有效地降低环境变化对系统的影响，使系统的输出效率更高。本文首先分别对风光互补发电系统的光伏发电子系统和风电机组做出了详细的理论分析；搭建了光伏阵列和风力机的仿真模型并对其输出特性进行分析；对风光互补

6、发电系统的MPPT控制算法进行了比较深入的探讨。对光伏发电系统和小型风电机组分别设计了相应的MPPT控制策略，仿真结果验证了所设计控制策略的有效性，提高了系统的输出效率和响应速度。主要研究内容和创新成果如下：（1）分析了光伏阵列在理想照度下的输出特性、采用BoostChopper实现光伏MPPT的原理及常用MPPT控制策略的优缺点，提出了变步长占空比MPPT算法，所提的MPPT控制策略具有跟踪速度快、跟踪精度高和容易实现等优点并具有良好的动态和稳态性能；（2）分析了风力发电系统的运行机理、风力机的输出特性及常见最大风能捕获算法优缺点，采用将扰动

7、观察法以S-Function呈现的方式实现风力机的最大风能捕获。所采用的控制策略容易实现，输出效率较高，动、稳态性能良好；（3）为了在不具备风场环境的实验室条件下实现风力发电，采用直流电动机拖动永磁同步发电机发电的方式模拟风力发电系统。提出了变步长占空比扰动法MPPT控制策略，该算法能够高效地追踪到MPP。（4）全面考虑了天气、负载及蓄电池的状态等影响因素，总结提出了十四种离网型风光互补发电系统的运行模式，通过对各种运行模式的研究，设计了相应的能量匹配策略。关键词：光伏发电，风力发电，最大功率跟踪，变步长搜索算法，能量匹配IABSTRACTAB

8、STRACTDuetoeverincreasingenergycrisis,environmentdegradationandthecontinuou