光伏发电最大功率点跟踪算法的研究

【摘要】目前，能源危机成为阻碍世界经济发展和安全稳定的主要因素，各国新型可再生能源的研究与开发标志着未来世界能源发展方向。太阳能和风能凭借高效、清洁、无污染、可再生等优势，逐步成为新兴能源中的宠儿。近年来，随着材料学科在光伏电池方面的应用以及半导体器件在电力电子专业中的应用，光伏发电应用系统在各种应用场所得到广泛的应用。光伏电池作为光伏发电系统中能量转换的重要部件，然而光伏电池却是一种不稳定、转换效率低、非线性特性输出的直流源，因此优化光伏发电系统、提高光伏系统效率是光伏应用领域的重要课题。本文主要针对如何提高光伏系统效率、增加太阳能利用率，围绕光伏跟踪、光伏电池最大功率点跟踪算法、DC-DC功率转换电路、DSP数字化控制电路的方面进行详细叙述，首先对光伏电池工作原理和最大功率点功率输出与负载关系进行研究。在此基础上，应用Matlab/Simulink仿真平台搭建SolarexMSX120120W光伏阵列通用仿真模型。此后，对最大功率点跟踪控制的原理及几种常用的最大功率点跟踪控制策略的进行研究，分析了扰动观察法及遗传算法的跟踪性能，并针对动态响应速度和系统的稳定性的矛盾，研究了变步长扰动观察法。通过对功率输出仿真结果的分析。变步长扰动算法可以有效提高整体输出功率，并能够维持较好的动态响应速度和稳定度。电路设计主要从Boost功率转换电路，控制电路和光伏跟踪电路。程序控制芯片采用TI高性能处理TMS320F2812处理器。将遗传算法应用于光伏最大功率点跟踪系统中。光伏跟踪装置设计为水平与垂直方向180°旋转跟踪控制器，光电检测电路将不同方向上光敏电阻的采样电压差转换为电机角度控制的占空比。试验结果表明采用遗传算法具有一定的收敛效果，功率效率有明显提高。
【作者】欧阳广伟；
【导师】王英立；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，信号与信息处理，2012，硕士
【关键词】光伏发电；最大功率点跟踪；遗传算法；光电检测；

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