独立太阳能供电系统的设计与研究

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1、西安科技大学硕士学位论文独立太阳能供电系统的设计与研究姓名：周雪纯申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：柴钰2011论文题目：独立太阳能供电系统的设计与研究专业：检测技术与自动化装置硕士生：周雪纯（签名）指导教师：柴钰（签名）摘要近年来，随着能源短缺、环境污染影响的加剧，太阳能作为可再生能源具有清洁性、安全性、资源充足性等优点，日益受到广泛关注。可是在太阳能的光电转换应用中转换效率低始终是人类全面利用太阳能的一大障碍，为了更大限度的利用太阳能资源，提高利用效率，最大功率点跟踪的研究对太阳

2、能供电系统来说意义重大。本文首先对太阳能电池的原理进行阐述，根据太阳能电池的理论模型和数学模型应用MATLAB/SIMULINK工具对太阳能电池进行建模和仿真，通过仿真结果对标准参数条件下太阳能电池的伏安特性和伏瓦特性进行分析，同时对不同光照强度和不同温度条件下的输出特性进行比较。其次对太阳能最大功率点跟踪（MPPT-MaximumPowerPointTracking）技术进行研究，介绍最大功率点跟踪的控制原理，通过对几种常用的最大功率点跟踪方法的优缺点和应用领域进行比较，采用其中的扰动观察法进行仿真，

3、并进行结果分析和数据归纳，通过对数据的进一步提取和研究，提出一种基于模糊控制的最大功率点跟踪算法。对基于模糊控制的变步长扰动观察法进行仿真，仿真结果表明该算法能够稳定在最大功率点，避免了定步长扰动观察法在最大功率点处的震荡，在环境参数突变的情况下，能够快速寻找到新的最大功率点，具有良好的跟踪效果。最后，设计了独立太阳能供电系统，该系统以C8051F040为核心，由数据采集模块、人机交互模块和充放电模块构成。其中，通过充放电模块对蓄电池进行充放电控制；数据采集模块采集系统各个部分的重要数据用来作为控制依据

4、，同时采集环境中的温湿度和光照强度数据可以为系统进一步的分析做准备；人机交互模块通过液晶显示数据采集模块的各种数据。关键词：太阳能；最大功率点跟踪；扰动观察法；模糊控制；C8051F040研究类型：应用研究Subject:ResearchandDesignoftheIndependentSolarPowerSystemSpecialty:DetectingTechnologyandAutomaticEquipmentName:ZhouXuechun（Signature）Instructor:ChaiYu

5、（Signature）ABSTRACTInrecentyears,withintensifyofenergyshortageandenvironmentalpollution,duetosolarenergyclean,securityandresourceadequacyandsoon,itisincreasinglybecomingthepublicconcern,butthesolarenergyconversionefficiencyintheapplicationofphotovoltaicc

6、onversionbecomesamajorobstacle.Inordertousesolarenergyresourceforagreaterextentandimproveitsefficiency,itisveryimportanttoresearchmaximumpowerpointtrackingforsolarpowersystem.Thispaperfirstlyintroducetheprincipleofsolarcell,accordingtothetheoreticalmodel

7、andmathematicalmodel,thesolarcellismodeledandsimulatedbyMATLAB/SIMULINKtool,undertheconditionofstandardparameterstheV-IcharacteristicsandV-Pcharacteristicsareanalyzedthroughthesimulationresults,atthesametime,underdifferentlightintensityanddifferenttemper

8、atureconditiontheoutputcharacteristicsarecompared.Secondly,maximumpowerpointtracking（MPPT）technologyisstudied,theMPPTcontrolprincipleisintroduced.Thispaperadoptstheperturbationandobservation（P&O）tosimulateaftersomecommonme