光伏发电最大功率点追踪及与市电联合供电策略研究
目前光伏电池光电转换效率较低，其输出功率更受到环境温度和光照强度的制约。为提高光伏系统综合利用率，需在光伏电池与外部负荷之间施加性能优良的最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制策略；另一方面，因受重庆地区多云雾、寡日照气候影响，光伏输出功率的波动性和间歇性很大，为保证电负荷稳定运行，有必要引入蓄电池组作为能量缓存设备，并引入外部电源作为光伏发电系统的补充电源。 首先，本文在Matlab中建立光伏电池数学仿真模型，并分析了光伏电池的P-U输出特性曲线，在此基础上提出基于初值设定双模式电导增量法(INC)的光伏MPPT控制算法；然后，对本文所提算法进行数学推导，分析了光伏电池开路电压Uoc与光照强度S的关系以及参考电压初值设定对MPPT追综速度的影响；其次，设计了硬件实现电路并进行了实验验证。再次，针对重庆地区，为弥补其离网式光伏发电系统自身缺陷，本文设计了光伏-市电联合供电系统；最后，对其结构进行说明并给出了切换电路，在阻性负载下对切换控制策略进行了实验。 实验结果表明： (1)计算机辅助仿真环境下，光照度两次突变时，本文所提MPPT控制策略追踪时间分别为0.27s和0.15s，追综效率ηMPPT达98.72%；与未加本文控制策略的光伏系统相比，电能提高百分比ξMPPT为6.09%，验证了本文所提算法的正确性。 (2)室内精确可控环境下，与未施加本文控制策略相比，本文所提MPPT控制策略在弱光照下ξMPPT达3.90%、追综效率ηMPPT为95.69%；在强光照下ξMPPT达3.72%，追综效率ηMPPT为97.82%；环境突变条件下，施加本文控制策略后，追踪时间提高0.98s，ξMPPT达3.67%，追综效率ηMPPT为95.87%。表明本文所提MPPT控制策略的环境适应性较强且减少了稳态震荡。 (3)室外环境下进行交叉验证实验，结果表明：与未施加本文控制策略相比，本文所提 MPPT控制策略在启动性能、动态性能以及负载突变情况下的性能均得到改善，追踪时间缩减，抗干扰能力增强，对光伏工程应用具有一定的指导意义。 (4)设计并制作了一套"光-储-市电"联合供电系统，实验结果表明，在联合供电控制策略下，系统可实现供电电源的稳定切换，切换时间小于0.7s，电能质量和切换时间符合GB/T14048.11-2002《自动转换开关电器》国家标准；最后，评估了联合供电系统的运行经济效益。
光伏发电;最大功率点追踪;双模式INC;联合供电;切换控制
西南大学
硕士
农业电气化与自动化
李光林;龙虹毓
2017
中文
TM615
91
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）