【摘 要】
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在全球呼吁减少温室气体排放的环境下,我国提出了“双碳”目标。我国太阳能资源丰富,光伏发电具有能源质量高、无污染排放等优点,对完成双碳目标有着重要的价值和意义,而最大功率点跟踪控制（MPPT）是光伏发电技术的重点之一。随着光伏发电技术的蓬勃发展,最大功率点跟踪技术在提升光伏效率、减少发电成本等方面显得尤为重要。本文主要围绕光伏发电实现最大功率点跟踪和控制方法展开研究。主要内容如下:1.阐述了太阳能光
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在全球呼吁减少温室气体排放的环境下,我国提出了“双碳”目标。我国太阳能资源丰富,光伏发电具有能源质量高、无污染排放等优点,对完成双碳目标有着重要的价值和意义,而最大功率点跟踪控制（MPPT）是光伏发电技术的重点之一。随着光伏发电技术的蓬勃发展,最大功率点跟踪技术在提升光伏效率、减少发电成本等方面显得尤为重要。本文主要围绕光伏发电实现最大功率点跟踪和控制方法展开研究。主要内容如下:1.阐述了太阳能光伏电池的基础原理,并构建了太阳能光伏发电电池的数学模型,分析它的输出特性,建立其工程数学模型。介绍了最大功率跟踪原理,选取Boost变换电路来实现光伏发电最大功率点跟踪,建立光伏系统MPPT等效电路数学模型,针对光伏系统有非线性、时变性和强耦合等特点,在实现最大功率点跟踪控制中引入了线性自抗扰控制（LADRC）技术,由此设计了基于LADRC的MPPT控制方式。2.对均匀光照下的工程数学模型光伏电池进行仿真建模,分析其输出特性,推导了光伏电池的输出电压电流和输出功率之间的关系,分析总结了几种常见的MPPT控制方式的优缺点。针对传统LADRC中线性扩张状态观测器（LESO）对高频噪声信号抑制能力不足的问题,引入了超前滞后校正环节设计了改进型LESO,并应用在系统闭环控制上。通过Matlab/Simulink仿真平台模拟了光伏电池阵列在光照强度和光照温度不同情况下的两种控制方式的最大功率跟踪曲线,对比分析可得在结合校正环节后的线性自抗扰控制（LADRC-C）使得最大功率点跟踪曲线可以更快速、更稳定跟踪最大功率点,且在光照环境发生突变时,波动幅值更小,抗扰性更强。3.推导了局部遮阴下光伏电池阵列在串联、并联和串并联方式下的输出特性表达式,对3×1和3×3的光伏阵列设置了不同的模拟状况局部遮阴环境进行分析,总结了在不同模拟状况下P-U曲线中出现单峰值和多峰值条件。通过分析LESO观测能力,得到对应的状态变量之间的新误差,作为调节总干扰的依据,提高LESO观测精度,并应用于光伏MPPT系统中。在Matlab/Simulink仿真平台上模拟了3组典型状况局部遮阴实验,对两种控制方式下系统的最大功率控制效果进行对比,证明了该方法的可行性以及改进型LADRC的MPPT控制能够更快速、更稳定的跟踪最大功率,且抗扰性更强。
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