光伏并网系统mppt方法及能量损失研究

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1、硕士学位论文光伏并网系统MPPT方法及能量损失研究StudyontheMaximumPowerPointTrackingStrategyandEnergyLossofPhotovoltaicGrid-connectedSystem作者：戴华夏导师：伍小杰教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TM615学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文光伏并网系统MPPT方法及能量损失研究StudyontheMaximumPowerPointTrackingStrategyandEnerg

2、yLossofPhotovoltaicGrid-connectedSystem作者戴华夏导师伍小杰申请学位工学硕士学位培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向新能源发电答辩委员会主席邓世建评阅人二〇一五年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时间飞逝，转眼间硕士阶段三年的学

3、习就要结束了。在这段时间里，我收获了很多，有很多人给了我无私的帮助，让我度过了有意义的研究生生活，对以后的生活也充满了信心。首先要特别感谢我的导师伍小杰教授。在我研究生学习阶段，伍老师以严谨的科研态度和渊博的知识指导我，帮助我解决学习和生活上的烦恼。在学位论文的撰写过程中，从论文题目的选择、论文存在的问题、论文的表述到后续的修改完善，伍老师都给了我很好的建议。这种认真务实，脚踏实地的科研精神将对我今后的工作和学习产生深远的影响。其次，我要感谢父亲对我的栽培，感谢他对我一贯地支持，让我有一个温暖的成长环境。

4、在三年的学习期间，我还要感谢耿乙文、戴鹏、周娟、于月森、宗伟林、夏晨阳等诸位研究所老师对我的关怀和指导；感谢李小强、严庆增、杜少通、公铮等几位博士以及胡飞鹏、景汝峰、柏浩峰、李伟、赵霞等几位师兄师姐对我的指导和帮助；感谢张祺、周勤奋、施向前、赵文翰、苏良成等几位实验室同学以及实验室所有的师弟师妹。最后我还要感谢参与评审的各位专家教授们，感谢你们给我的建议和指导，有了你们的建议和指导才能使我的论文更加完善。摘要光伏发电并网系统在发电过程中，由于云层、建筑物、树影等的遮挡会使光伏阵列发生局部阴影现象，导致光伏

5、阵列的P-U输出特性呈现多峰值现象。光伏阵列处于局部阴影下时，采用常规MPPT方法进行控制会陷入局部最大功率点，导致系统功率损失，因此研究多峰值MPPT控制方法具有重要意义。在光伏发电并网系统进行MPPT控制时会产生能量损失，主要包括在最大功率点附近的振荡现象和由于外界环境变化产生的误判现象。对最大功率点跟踪过程中的能量损失进行分析有利于详细了解最大功率点跟踪过程，对提高MPPT方法的跟踪效率和系统效率均有帮助。本文首先介绍了光伏电池的发电原理，并分析了光伏电池的物理模型和工程模型，建立了均匀光照条件下和

6、局部阴影条件下的光伏阵列数学模型。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，研究了光照强度和温度对光伏阵列输出特性的影响，仿真结果表明局部阴影条件下光伏阵列P-U输出特性呈现多峰值，为后续研究提供了理论依据。在分析均匀光照条件下几种常规单峰值MPPT方法的基础上，重点研究了基于模糊控制的MPPT方法，设计了模糊控制器，并基于Matlab/Simulink进行了仿真验证。在常规MPPT控制方法的基础上，对局部阴影条件下的全局最大功率点跟踪进行了研究。由于粒子群算法在多极值寻优中的优势，本文将其引入全

7、局最大功率点跟踪控制中。基本粒子群算法在算法后期存在收敛较慢的问题，针对这一问题，本文对基于粒子群算法的全局最大功率点跟踪方法进行了改进，并仿真验证了改进后的算法具有兼顾快速性和精确性的优点。本文还分析了最大功率点跟踪过程中的能量损失问题，重点分析了扰动观察法和电导增量法应用过程中，由于误判和在最大功率点附近振荡产生的能量损失。本文最后在实验室现有10kW单级式的光伏发电并网系统硬件实验平台上进行了均匀光照条件下扰动观察法实验和局部阴影条件下光伏阵列输出特性的实验研究，并对基于扫描法的全局最大功率点跟踪方

8、法进行了实验验证，实验结果表明该跟踪方法的正确性。该论文有图69幅，表6个，参考文献90篇。关键词：光伏发电；局部阴影；MPPT；能量损失IAbstractThephotovoltaicarrayswillbeunderpartialshadingbecauseoftheshadowofclouds,buildingsandtrees.TheP-Uoutputcharacteristicsofphotovoltaicarray