光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究姓名：闵江威申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：段善旭20060429摘要在绿色再生能源得到广泛应用的今天，太阳能因为其独特的优势而得到青睐。但因为光伏电池的输出特性受外界环境因素影响大，而且，光伏电池的光电转换效率低且价格昂贵，光伏发电系统的初期投入较大，为有效利用太阳能，需要对光伏发电系统加以有效的控制。本文着重对光伏阵列的最大功率点跟踪控制技术进行了详细的理论分析，建立了MATLAB仿真模型，提出了相应的控制策略，并进行了实验验证。首先，本文对光伏发电系统的组成进行了分析，光伏发电系统主要包括光伏

2、阵列、电力电子变换器、储能系统和负载等。根据光伏发电系统和电网的关系，还可以把它分为独立发电系统和并网发电系统。然后，本文对光伏电池的电气特性进行了分析，并建立了光伏电池的仿真模型。同时，本文对常用的最大功率点跟踪（MPPT）方法：恒定电压法（CVT）、导纳增量法（IncrementalConductance）、扰动观测法（P&O）进行了仔细的分析，并提出了几种改进的方法：开路电压法（OpenCircuit）、最优梯度法、三点重心比较法。这些方法各有千秋，在不同的应用场合各有所长。再者，对于不同形式的光伏发电系统，在最大功率点跟踪实现上采用了不同的控制策略。本文仔细分析了单级式系统

3、和双级式系统的特点，对于不同形式的光伏发电系统分别提出了不同的最大功率点跟踪实现策略，并分别进行了仿真分析，仿真结果表明不同的控制策略都是可行的。最后，根据双级式系统的方案设计了一套硬件系统，从实践上验证了控制方案的可行性，实验结果表明，所设计的系统能够较好的完成最大功率点跟踪。关键词：太阳能、光伏发电系统、逆变器、单级式光伏发电系统、双级式光伏发电系统、最大功率点跟踪、IAbstractWiththegreenandrenewableenergybewidelyused,solarenergyisacceptedcommonlybecauseofitsunusualadvanta

4、ges.Buttheoutputofphotovoltaic(PV)arrayisinfluencedbytheenvironmentalfactors,andPVarrayhaverelativelylowconversionefficiencyandisexpensive.Inordertoreducetheoverallsystemcostandextractthemaximumpossiblesolarenergy,weshouldcontrolthePVsystemeffectively.ThispaperfocusesonMPPTcontroltechniquesofP

5、Varray,analysesthetheoryparticularly,establishessimulationmodelwithMATLABsoftware,presentscontrolstrategiesrelevantly,andvalidatedbyexperimentalresults.Firstly,thispaperanalysesthecomposingofthePVsystem.ItiscomposedbyPVarray、powerelectronicsconverters、powerstoragesystemandloads.WecandividetheP

6、Vsystemintotwotypes:stand-alonePVsystemandgrid-connectedPVsystembytherelationshipwiththegrid.Secondly,thispaperanalysestheelectricalcharacteristicsofPVcellandestablishessimulationmodel,andalsoanalysescommonlyusedMPPTmethods,suchasCVTmethod、IncrementalConductancemethod、P&Omethod.Andthenpresents

7、threeimprovedmethods:OpenCircuitmethod、OptimalGradientmethod、Three-PointWeightComparisonmethod.Thesemethodseachhashisstrongpointandcanbeusedindifferentfield.Thirdly,fordifferentPVsystem,wecanusedifferentcontrolstrategies.Thispaperanalys