基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真.docx

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1、基于MAT1AB的光伏发电研究及其仿真目录摘要I1课题背景11.1 能源与环境危机11.1.1 能源11.1.2 环境11.2 太阳能光伏发电技术发展简介11.3 太阳能光伏发电利用的优势21.4 光伏发电系统的分类级组成31.5 国内外研究产业现状及规划52光伏发电系统72.1 光伏发电系统介绍72.2 太阳能光伏发电系统的应用72.2.1 屋顶光伏发电系统72.2.2 户用光伏发电系统、小型光伏电站82.2.3 大型并网光伏发电系统82.3 带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成93光伏阵列特性及其仿真模型的研究103.1 太阳能电池的等效电路分析103.2 电池板mat1ab仿真1

2、23.3 蓄电池充电方法124新型变步长MPPT控制方法研究154.1 MPPT原理研究154.1.1 MPPT154.1.2 基于Boost拓扑的MPPT原理164.2 常见的两种MPPT控制技术184.2.1 扰动观察法194.2.2 电导增量法215光伏充、放电控制器的硬、软件设计255.1 控制器的整体设计及预期技术指标255.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型265.3 软件设计26参考文献34致谢35ContentsAbstractH1 backgrond11.1 Energyandenvironmenta1crisis11.1.1 energy11.1.2 envi

3、ronment11.2 theintroductionofSo1arphotovo1taic11.3 Theadvantagesofso1arenergyphotovo1taic21.4 C1assificationandcompositionofphotovo1taicsystem31.5 presentsituationandp1anningatDomesticandabroad32 Photovo1taicpowergenerationsystems52.1 introduction52.2 Theapp1icationofso1arphotovo1taicsystem52.2.1 Ph

4、otovo1taicroofsystem52.2.2 Househo1dphotovo1taicandsma11pvpowerstation62.2.3 1argegridphotovo1taicpowergenerationsystems62.3 Themostpowertracingpvsystems63 Researchofphotovo1taicarrayanditssimu1ationmode173.1 So1arbatteryequiva1entcircuitana1ysis73.2 Pane1sofmat1ab103.3 Batterychargingmethod124 Anew

5、variab1eMPPTcontro1methodresearch164.1 rincip1eofMPPTresearch164.1.1 MPPT164.1.2 Basedontheprincip1eofMPPToftheBoosttopo1ogy144.2 TwocommonMPPTcontro1techno1ogy184.2.1 Disturbanceobservation184.2.2 Incrementa1conductancemethod215 thechargeanddischargecontro11erhardware,sofftwaredesign255.1 Theintegr

6、a1designofthecontro11erandtheexpected255.2 BoostcircuitandMPPTphotovo1taicarray265.3 sofftwaredesign26references34acknow1edge35基于MAT1AB的光伏发电研究及其仿真摘要：近些年来，随着社会生产的发展,对新能源光伏产业的要求越来越大。本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,利用MAT1AB建模仿真部分对最大功率点跟踪(MPPT)的控制器进行了研究。论文分析了常用的蓄电池充电控制方法、光伏电池的特性及其最大功率点跟踪的原理和方法。通过MAT1AB软件对不同环境下的光

7、伏电池输出特性进行了建模、仿真。分析了最大功率点跟踪的工作原理,介绍了常用的最大功率点跟踪方法,并在此基础上提出了一种新的扰动观察法。最后,通过比较三种常用的DC/DC变换器的工作原理,提出利用BOOST型DC-DC变换器实现转换,对参数进行分析后建立了BOOST型DC/DC变换器的仿真模型。关键词:太阳能光伏发电MAT1AB仿真最大功率点跟踪BOOSt型De-DC变换器Simu1ationResearchofPhotovo1taicPowerGenerationSystemBasedonMat1ab(Mechanica1&E1ectrica1EngineeringCo11egeofShand

8、ongAgricu1tura1University,Tai,an,Shandong271018)Abstract：Inrecentyears,with(hedeve1opmentofsocia1production,totherequirementsofnewenergypvindustrybiggerandbigger.Inthispaperhowtoimprovetheconversionefficiencyofso1arphotovo1taicpowergenerationsystem,usingMAT1ABsimu1ationmode1ingpartofmaximumpowerpoin

9、ttracking(MPPT)contro11erisstudied.Thispaperana1ysesthecommonbatterychargingcontro1methods,thecharacteristicsofphotovo1taicce11sandtheprincip1eandmethodofmaximumpowerpointtracking.ThroughtheMAT1ABsoftwareforphotovo1taicce11soutputcharacteristicsunderdifferentenvironmentmode1ingandsimu1ation.Ana1yzed

10、theworkingprincip1eofthemaximumpowerpointtrackingmaximumpowerpointtrackingmethodsareintroduced,andbasedonthis,advancesanewdisturbanceobservation.Fina11y,bycomparingthreekindsofcommon1yusedtheworkingprincip1eoftheDC/DCconverterisproposedusingtheBOOSTDC-DCconvertertorea1izethetransformation,ana1ysisof

11、parameterswasestab1ishedaftertheBOOSTtypesimu1ationmode1ofDC/DCconverter.Keywords:Photovo1taicEnergy,MAT1ABSimu1ation,MPPT,BoostDC-DCConverter1课题背景1.1 能源与环境危机1.1.1 能源能源成为了新世纪发展的主要动力，他在经济发展中扮演着很重要的角色，能源的多少关系着一个国家的经济安全和国家安全。在上一个世纪中，煤、石油、天然气等成为最为普遍的传统能源，而在当时，人类还对能源影响环境之类问题的严重性没有给予足够的重视，由此导致了温室气体的急剧增加，气

12、候异常，环境污染增多等，严重影响了人类的生存环境和日常生活质量。根据统计，我国在能源蕴藏量上位居世界前列，但同时也是目前世界第二大能源生产国和消费国。中国在能源开发利用方面呈现出一些主要特点：（1）煤炭成为主要能源之一，他的可再性还有开发利用程度比较低。目前世界主要以煤炭还有石油为主要能源物质，并且正在由煤炭为主向汽油为主的的结构快速变化。然而，中国依然还是世界上即为少数几个国家依然以煤炭资源为主。（2）我国的每年能源消耗总量处于递增状态，但是能源利用效率较低。伴随着中国经济规模的不断扩大，中国在能源消费跟开发方面呈持续上升趋势。（3）我国的能源开发利用多数是以内供为主，由于设备科技质量跟不上

13、世界发达国家的标准导致优质量的能源供应不足，再加上浪费严重导致环境污染变本加厉。随着社会发展，能源消费不断提高，石油、煤炭的废弃物给大气造成很大的污染，过度开发能源导致生态破坏，环境问题日益严重。这几个环境问题是我国能源开发引起的主要问题，要实现中国的可持续发展就要提高能源的利用率，并加快步伐开发新的环保能源。1.1.2 环境进入21世纪，世界经济突飞猛进，各国对能源的需求也日益增多，由于对煤炭石油等不可再生能源的过度开发利用，生态坏境日益严重。伴随着石油、煤炭等不可再生能源的濒危缺乏警告，新能源开发问题已经成为国际社会的共同话题，为了走能源的可持续发展道路并保护生态环境,很多新的环保能源相继

14、开发,比如潮汐能、风能、沼气能还有太阳能，越来越多的国家开始开发新的环保能源并且实施“阳光计划:由于太阳能作为可再生能源取之不尽用之不竭，而且对环境无污染等多种优势，各国正在加大力度开发太阳能资源，研发新的科技来开发太阳能资源，因此开发和利用太阳能对于减缓环境污染和替代不可再生能源有着重要意义。1.2 太阳能光伏发电技术发展简介太阳能的开发和利用一共有四种主要的形式：光伏的利用、光热的利用、光化学的利用和光生物的利用。在应用领域里最重要的是以光伏电池技术为主要核心的太阳能的光伏利用、直流-交流逆变器(DC/AC逆变器)和太阳能光伏(DC/DC变换器)等。太阳能控制器是用来为蓄电池提供最佳充电电

15、压和电流，然而其最主要的作用就便是最大功率跟踪(MPPT)的控制。MPPT通过控制调节负载的功率，从而改变光伏电池的输出电流和输出电压，光伏电池始终在受外界环境影响的最大功率点附近工作，从而实现输出功率的最大化。当直流输电的升降压变换器在光伏发电系统向配电房输送直流电时，我们需要使用的是升压变换器；当蓄电池或者太阳能电池往高压电的用电器输送电时，由于升压输出，所以也要选择升压变换器；控制光伏阵列的工作点、对蓄电池充电以及负载调节等，通常选用降压变压器。DC-AC逆变器分为无源式和有源式逆变器两类。在光伏发电系统中，逆变器就是将太阳能光伏阵列和蓄电池提供低压直流电。当逆变器向交流负载提供电能时，用光伏阵列把直流电转化为交流电来实现。在独立光伏发电系统中，通常把无源式逆变器为交流负载来供电。对于并网光伏发电系统，通常用有源式逆变器，通过开关电路，以PWM方式产生调制的正弦波交流电力。蓄能是光伏发电系统的重要组成部分，所以我们使用的蓄电池，便是独立光伏发电系统中必不可少的一部分。把光伏阵列发出多余的直流电储存起来，供负载使用。1.3 太阳能光伏发电利用的优势如今世界范围的能源危机和环境污染迫使我们去寻找新的可再生能源既能替代又能无污染。太阳能作为一种新能源，与煤炭、石油、天然气、核能等