光伏发电最大功率跟踪系统的研究

光伏发电最大功率跟踪系统的研究作者： 何薇薇 ， 杨金明 ， 张淼 ， HE Wei-wei， YANG Jin-ming， ZHANG Miao作者单位： 何薇薇 ,杨金明 ,HE Wei-wei,YANG Jin-ming(华南理工大学 ,电力学院 ,广东 ,广州 ,510640)， 张淼 ,ZHANG Miao(广东工业大学 ,自动化学院 ,广东 ,广州 ,510090)刊名： 控制理论与应用英文刊名： CONTROL THEORY 而脉冲阶段的控制电压则根据蓄电池 SOC的历史状态来决定 . 两阶段中的控制电压将根据环境温度进行线性补偿 . 实验结果证明该控制策略能显著提高蓄电池的充电容量。2.学位论文 刘健 光伏发电系统最大功率跟踪的研究 2009随着世界能源短缺问题的日益严重，太阳能做为国际公认的理想替代能源得到越来越广泛的应用。在光伏发电系统中，光伏电池阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响，本文通过实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，提高系统的整体效率。本文从太阳能电池的光伏特性出发，针对光伏电池本身具有一定的非线性和时变性，无法建立精确的数学模型等特征，而传统 PID控制难以满足精度高、鲁棒性好的要求。将模糊控制和传统 PID结合应用到光伏发电系统最大功率点跟踪的控制当中，并采用 Cuk变换器实现 MPPT功能。模糊控制能快速响应外界环境的变化，使光伏系统始终工作在最大功率点，提高光伏系统的效率。在理论分析的基本上，本文采用美国 TI公司的电机控制专用 DSP芯片为处理器，设计了一套具有最大功率跟踪功能的光伏发电系统，并详细给出了模糊 PID控制器的数字化实现方法。最后基于具有交互功能的 MATLAB/Simulink仿真工具和以 TMS320LF2407ADSP为核心的硬件平台，进行了仿真和实验研究，分析了 DC/DC变换器的选择方法，并比较了传统 PID控制器和模糊 PID控制器的性能指标。仿真与实验结果表明基于模糊控制的方法能快速响应外界环境的变化、可有效消除最大工作点处的振荡现象，提高系统的稳定性。3.会议论文 王菊芬 . 李宣富 光伏发电系统充放电控制研究 2004对光伏发电系统中影响蓄电池寿命诸因素进行了简要分析 , 并在此基础上提出了一种新的充放电控制策略 . 根据该控制策略 , 蓄电池的充电过程分为全充和脉冲两个阶段 . 在全充阶段 , 蓄电池按照光伏系统所提供的电流进行充电 , 其终止电压根据蓄电池 SOC(state of charge)值、充电电流的大小和环境温度来决定 ; 而脉冲阶段的控制电压则根据蓄电池 SOC的历史状态来决定 . 两阶段中的控制电压将根据环境温度进行线性补偿 . 实验结果证明该控制策略能显著提高蓄电池的充电容量.4.学位论文 李波 基于模糊自整定 PI双闭环控制的太阳能逆变电源的研制 2006在独立供电光伏发电系统中，逆变电源是系统中唯一一级能量变换装置，其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响系统的性能和投资。本文探讨了一套完整的光伏独立供电系统的设计方法，并重点研究了逆变电源的软硬件设计。系统硬件部分主要包括光伏阵列、蓄电池、蓄电池充放电控制电路、推挽变换器、全桥逆变器、输出电压校正环节、 SPWM信号的驱动等。光伏阵列的输出功率采用最大功率点跟踪控制策略，通过改变当前的阻抗情况来满足最大功率输出的要求。将蓄电池的 24V直流电转变成 220V交流电。功率开关器件采用 VMOSFET管，它输入的直流电压转变成脉宽调制的交流电压，然后利用推挽变压器转换成 310V直流电，最后由全桥变换器把高压直流逆变成所需的交流电，通过检测输出电压，将采样信号送入控制电路，并采用了高性能的 DSP控制芯片 TMS320F2812以实现 SPWM信号的产生以及模糊控制算法等功能。分析和仿真结果相符，从而为逆变电源的软件研究打下了基础。软件部分主要研究了模糊自整定 PI双闭环控制算法。从逆变电源输出特性的理论分析入手，根据逆变电源的数学模型，建立了单相 SPWM逆变电源完整的 MATLAB仿真模型。为了获得高性能的逆变电源，依据所建立的数学模型和仿真模型，提出了新型的单相逆变电源的设计方案：模糊自整定 PI双闭环控制设计方案。从大量的仿真结果中可以看出输出电压波形具有较低的总谐波畸变率 (THD)，同时还获得了良好的稳态和动态特性。5.期刊论文 乔兴宏 . 吴必军 . 王坤林 . 吝红军 . QIAO Xing-hong . WU Bi-jun . WANG Kun-lin. LIN Hong-jun 基于模糊控制的光伏发电系统 MPPT - 可再生能源 2008,26(5)光伏电池的输出功率随外部环境和负载的变化而变化 , 为充分发挥光伏器件的效能 , 需采用最大功率点跟踪电路 . 根据最大功率点跟踪的基本原理及常用光伏发电系统控制的优缺点 , 提出了一种基于模糊控制 . 具有在线参数调整的自适应占空比扰动法 . 该方法在不干扰系统正常工作的情况下 , 能迅速地感知外界的环境变化 . 实验结果证明 , 该方法能够快速、准确地跟踪太阳能电池的最大功率点.6.期刊论文 李畸勇 . 王宏华 . LI Ji-yong . WANG Hong-hua变结构模糊控制在光伏发电 MPPT中的应用 - 电力电子技术2010,44(2)讨论了光伏发电系统最大功率点跟踪 (Maximum Power Point Tracking,简称 MPPT)常用控制方法的优缺点 , 对光伏电池功率电压曲线进行了分析 . 根据分析结果将变结构模糊控制应用到光伏发电系统 MPPT的控制 , 能快速响应外界环境的变化 , 使光伏发电系统始终工作在最大功率点 (Maximum PowerPoint, 简称 MPP).在两种天气条件下的实验结果证明 , 该方法能使系统在 MPP稳定工作 , 并能快速跟踪外部环境的变化 , 具有良好的动、稳态性能.7.学位论文 王（龙天）南 基于太阳能发电技术的交通警示照明系统的研究 2007本文从全球能源危机问题的分析入手 , 论述了可再生能源特别是太阳能利用在人类能源结构中愈来愈重要的战略地位 . 详细分析了太阳能光伏电池阵列的数学模型、简化模型 , 运用 Matlab仿真工具建立了 M函数模型和 Simulink仿真模型 , 并利用得到的模型对光伏电池阵列的输出特性进行了研究 . 该仿真模型能够完全模拟光伏电池阵列在任意环境温度、太阳辐射强度下的输出特性 , 能够代替实际光伏阵列完成各种光伏实验.分析了光伏发电系统最大功率点跟踪 (MPPT)的原理 , Boost 变换器的工作原理和阻抗变换特性及其在光伏发电系统最大功率点跟踪中的应用 . 利用建立的 Simulink仿真模型对 Boost变换器应用于 MPPT进行了仿真研究 , 验证了调整占空比达到光伏电池阵列最大功率输出的目的 . 并对阻抗匹配问题进行了研究 , 给出了 Boost变换器应用于最大功率点跟踪系统的阻抗匹配范围 . 对目前实现光伏发电系统最大功率跟踪的一些控制方法进行了对比分析和研究 , 设计了适用于 89C52单片机的太阳能电池 MPPT的模糊控制算法.提出了一种用单片机控制的 , 以 Boost变换器为核心 , 以镍一氢蓄电池和高亮度 LED为负载的 MPPT系统 . 设计了相应的检测、控制和保护功能电路 . 在实际应用中具有良好的应用前景 . 如何减小 MPPT系统的体积 , 提高 MPPT系统的效率将是今后深入研究的方向.8.期刊论文 陈海 . 晁勤 . 戴训江 . CHEN Hai. CHAO Qin. DAI Xun-jiang 独立光伏发电系统充放电控制策略 - 可再生能源 2009,27(3)为了提高蓄电池的充电效率和延长蓄电池的使用寿命 , 提出了一种新的光伏发电系统充放电控制策略 . 该控制策略用双蓄电池代替以前的单一蓄电池, 在充电过程中 , 蓄电池按照光伏系统提供的电流进行充电 , 根据蓄电池的充电电压特性和内部的温度特性来判别充电终止电压 . 同时 , 采用电压、温度微分模糊控制算法 , 既能防止光照强度、温度等外部环境发生变化而导致对蓄电池充电的提前切除 , 又可保护蓄电池的过充 . 仿真结果证明 , 该控制策略能显著提高蓄电池的充电效率和延长蓄电池的使用寿命.9.学位论文 刘永军 基于自适应模糊算法的太阳能充电控制器的研制 2008社会经济的快速发展，带来的是日益增多的能源消耗和不断恶化的环境。这给人类社会的可持续发展带来了严峻的挑战，发展和利用新能源是解决这一挑战的最有效的途径。太阳能被认为是最有前途的绿色能源之一，太阳能的应用技术之一太阳能发电则是最有潜力的可再生能源利用技术。在此基础上，研究如何提高太阳能发电系统转换效率无疑是很有现实意义的。本文首先介绍了光伏发电系统的组成，并对太阳电池的模型和输出特性进行研究，分析外界环境温度和光照强度对输出特性的影响；同时也对蓄电池的特性、工作原理及充电方法进行深入研究之后，结合系统整体的需要本文采用阶段充电法。其次在对比分析扰动观察法、增量电导法和模糊控制法等目前常规的最大功率跟踪控制方法的基础上，针对其存在的问题提出基于自适应模糊算法的最大功率点的跟踪控制。在充电控制器的硬件设计方面，进行了信号量的检测模块、脉宽调制的驱动模块、单片机主控制模块、通讯电路模块及 DC-DC主拓扑回路模块的设计，并给出了电路的实现形式。同时对主拓扑回路的电路工作模式和电路参数进行了分析和计算；为对蓄电池的充电过程进行保护，设计了安全控制电路，使充电控制器系统运行在稳定的状态。软件设计方面，在自适应模糊算法和阶段充电法结合的基础上，完成对太阳能最大输出功率跟踪控制和充电控制的单片机程序设计；为实现对充电过程的实时监控，设计了通过串口进行通信的基于 VC++的上位机监控程序。最后在系统抗干扰方面给出了硬件和软件两种抗干扰的方法措施，并对控制器系统的硬件进行检查和调试。根据系统的控制电路图，用 MATLAB构建系统各组成部分的仿真模型，仿真结果表明，将自适应模糊算法应用在太阳能最大功率的跟踪控制中，能够在一定程度上快速、有效的跟踪最大功率点。10.期刊论文 马建荣 . 王菊芬 光伏发电系统充放电控制策略研究 - 大学物理实验 2004,17(4)本文对光伏发电系统中影响蓄电池寿命各因素进行了简单分析 , 并在此基础上提出了一种新的充放电控制策略 . 实验结果证明该控制策略能较显著提高蓄电池的放电容量.本文链接： http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kzllyyy200801034.aspx授权使用：河海大学图书馆（南京校区） (hhdxtsg) ，授权号： 7c4e2259-a832-41e2-b57a-9d9f0159a374，下载时间： 2010年 6月 24日