光伏发电最大功率点跟踪的研究
20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，已经被广泛使用、技术上比较成熟的传统能源储量正在持续减少，对人类环境带来的危害日益突出。在这样的资源背景下，全世界的能源研究者都将目光投向了新兴可再生能源，力求可再生能源可以改变现阶段难以为继的能源结构，从而保证长远、持续的发展。在众多新能源之中，太阳能因其特有的优势逐渐进入人类生产与生活，成为新能源研究领域重视的焦点。
太阳辐射能量能够到达地面的高达80万千瓦/秒，如果将地球表面0.1％的太阳辐射能转化为电能加以利用（假设转变效率为5％），那么每年的发电量将达到5.6×1012千瓦小时，这相当于全世界能量消耗的40倍之多。正是基于太阳能丰富、高效、清洁等其特有的优势，在上世纪80年代后期，世界太阳能电池的研究不断增多、生产规模也逐渐扩大，市场应用领域日益广阔。
目前，光伏发电技术应用中还是存在需要解决的问题:太阳电池的输出易受到光照强度、外界温度以及负载的干扰，具有显著地非线性特性，降低了利用率，因此必须实时地跟踪调整太阳电池的工作点，使其能够始终在最大功率点附近，这就是最大功率点跟踪(MPPT)控制问题。
本文首先对太阳能光伏发电的现状以及光伏发电系统进行了介绍。分析了光伏电池的工作原理，在光伏电池数学模型和等效电路模型基础上，搭建了光伏电池的仿真模块，并通过分析仿真结果验证了太阳电池非线性的输出特性。
本文的核心部分从经典的DC/DC变换器出发，着重分析了Boost升压电路的工作原理及其如何实现最大功率点跟踪功能，通过MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建了Boost变换器的仿真模型。深入研究了变步长微扰观察法(Variablestep Perturbation method of Observation)和电导增量法(Incremental ConductanceAlgorithm，INC)的算法流程及实现方法，提出了一种基于Boost电路的占空比扰动跟踪控制算法，并建立了其最大功率点跟踪的仿真模型，取得了较为理想的仿真结果。
光伏发电;微扰观察法;Boost变换器;最大功率点跟踪;数学模型
华北水利水电大学
硕士
水利水电工程
侯树文
2013
中文
TM615
76
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）