并网光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究

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太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。由于目前光伏电池板的价格比较高,转换效率比较低,为了降低系统造价和有效地利用太阳能,光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。   作为光伏发电系统的核心部件,光伏电池的输出功率的大小代表了光伏发电系统性能的优劣。但因受到外界条件影响,光伏电池输出功率并不是一直保持在最大状态下,所以当其产生变化时应进行实时准确的跟踪。影响最大功率输出的因素主要是光强和温度。当外界因素发生变化时,就必须利用最大功率点跟踪技术实时跟踪光伏电池阵列的输出,使得光伏电池阵列输出最大的功率。   本文以并网光伏发电系统为研究对象,通过对其进行理论分析,从系统的参数选择、拓扑结构、控制算法、最大功率跟踪等方面作了详细的分析和研究。主要工作内容如下:   首先介绍了课题相关研究背景、国内外光伏产业发展现状。   然后对光伏系统的光伏电池及具体MPPT算法进行了研究。通过建立电池数学模型和MATLAB仿真,验证了光伏电池的非线性。通过对几种常用MPPT控制方法进行研究对比其运行中存在的优缺点,采用一种改进的扰动观察法,即通过改变占空比来达到最大功率点跟踪的目的。   其次完成了光伏系统的主电路及控制电路的选择设计。主电路部分采用Boost电路,设计用于MPPT的DC-DC转换电路;给出了光伏电池输出电流、电压的检测电路,IGBT的驱动电路。控制部分设计了基于MSP-TS430PM64A99为核心的光伏电池的最大功率跟踪控制系统。   最后,对MPPT控制方法中的P&O和INC以及改进的P&O这三种方法,进行建模和仿真。通过仿真和实验结果分析证明采用改进的P&O法切实可行,系统跟踪性能快速、稳定。  
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