局部阴影条件下光伏发电系统的优化控制研究

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1、摘要摘要光伏阵列是光伏发电系统的核心，建立合适的光伏电池模型并设计合适的最大功率点跟踪算法对整个系统的效率优化有重大意义。因此本文研究的重点就是局部阴影条件下的光伏电池建模和多峰最大功率点跟踪技术。首先，本文设计了基于黄金分割点的双模式MPPT控制算法，将扰动法与电导增量法结合，同时采用黄金分割点(0．618)对步长进行在线调整来提高控制精度，有效解决了单峰最大功率点跟踪技术存在的振荡和跟踪速度慢问题。其次，在MATLAB／Simulink平台采用搭建元件和编写嵌入函数相结合的方式建立了适用于局部阴影条件

2、下的改进双二极管模型，不仅避免了专门用元件搭建模型的复杂、可读性差的缺点，而且克服了单二极管模型在高温和低辐照度时的缺陷。第三，仿真分析了局部阴影下光伏阵列的输出特性，验证了旁路二极管对热斑的抑制作用、旁路二极管重叠和不重叠连接方式的不同效果、多个光伏电池组件共用一个旁路二极管对减少多峰数目的效果；重叠区的阴影可增大最大输出电流，且最大输出电流与遮阴程度正相关。第四，总结了热斑效应的解决方法，提出了一种新方法：使光伏阵列等效串联结构的光照平衡。等效串联阵列的光照平衡度越高，局部阴影对光伏阵列的影响越小，因

3、此可以将提高等效串联阵列光照平衡度作为阵列结构优化的一个方向。第五，设计了基于扰动观察法的双向多峰MPPT控制算法，仿真验证了此方法在多峰最大功率点跟踪中的有效性。关键词：局部阴影；双二极管模型；黄金分割；光照平衡；多峰MPPT青岛大学硕士学位论文AbstractPVarraypalysakeyroleinamodellingandmaximumpowerpointphotovoltaicsystem，photovoltaic(PV)arraytracking(MPPT)algorithmaresigni

4、ficantforoptimizingtheefficiencyoftheentiresystem．SothefocusofthispaperisPVarravmodelingandmulti—peakMPPTtechnologyunderpartialshadingconditions．Firstly,adual—modeMPPTmethodwhichcombinedthePerturbandObsen，e(P&01methodwiththeincrementalconductance(INC)meth

5、odtogetherisproposedinthispaper．Itusesthegoldensectionpoint(O．618)toimprovethecontrolprecisionandhasgoodeffectonreducingoscillationsaroundtheMaximumPowerPoint(MPPlandreducingthetrackingspeed．Secondly,animprovedtwo—diodemodelisestablishedonMATLAB／Simulinku

6、singcomponentlibrarysandembeddedfunctions，notonlyavoidedthecomplexityandpoorreadabilityofusingcomponentsonlyinmodeling，butalsoovercomingdrawbacksoftheone—diodemodelathightemperatureandlowirradiance．Thirdly,characteristicsofthePVarrayisanalysisedindepth，ve

7、rjfyingthatthegoodeffectofby—passdiodesinavoidinghotspots，theoverlappingandnon—overlappingconnectionhavedifferenteffectsandseveralPVcellssharedaby—passdiodereducepeakseffectively；Besides，shadowsinoverlapareamakethemaximumOUtputcurrentincreaseForth，waysins

8、olvinghotspotsproposed．Theirradiancebalanceoftheproblemissummariedandanewmethodisequivalentseriesmodulecouldeliminatepartialshadingeffectsmostly,thehighertheequivalentseriesarraysoflightbalanceis，thesmallertheimpact