光伏热斑现象及多峰最大功率跟踪的研究

在化石能源日益短缺的今天，不可再生能源——太阳能逐渐在能源消费市场上占据了一定的地位，而且太阳能的使用也越来越普遍。因此对于光伏系统的相关研究也一直是不可再生能源领域的一个重要研究课题。目前，由于商业光伏组件的转换效率还比较低，只有15％～17％，而且价格偏高，回本周期长，使太阳能光伏发电的普及受到一定影响。则在现有的光伏组件价格的情况下，尽量延长光伏组件的使用寿命和最大限度地利用其产生的功率就显得十分重要。因此本论文着重研究了具有破坏光伏组件作用的光伏热斑现象以及这种情况下如何进行最大功率跟踪两大问题。 利用PSpice电路仿真软件的编程功能以及单体光伏电池的等效电路对单体光伏电池、光伏组件进行建模和仿真，得出在不同遮挡率下单体光伏电池以及含有一个被遮挡单体光伏电池的光伏组件的伏安特性曲线。在此基础上进一步得到被遮挡单体光伏电池电压随光伏组件工作电压的变化曲线。利用仿真结果分析热斑现象产生的原理，分别提出了实际使用中一个光伏组件发电系统和两个串联光伏组件发电系统热斑现象发生的可能性和条件，同时给出了光伏组件中一个旁路二极管并联单体光伏电池个数的最优数目。 另外，当光伏组件或者光伏阵列中受到不均匀的太阳光照时(可引起热斑现象产生)，输出的伏安特性曲线呈阶梯状，而相应的功率电压曲线含有多个局域峰值，则现有的单体光伏电池数学模型和单峰最大功率跟踪算法都不再适用，因此本文还重点研究和建立了适用于光照不均匀情况下的光伏组件多峰数学模型，再通过MATLAB语言建立其对应的MATLAB计算仿真模型。并在这个多峰模型的基础上，研究和设计了适用于光照不均匀情况下的多峰最大功率跟踪算法，通过MATLAB仿真，验证了该算法能胜任于光照均匀以及光照不均匀情况下的最大功率跟踪，并且具有较高的跟踪效率。 最后，根据电力电子技术相关知识，使用MATLAB／Simulink对整个跟踪系统硬件电路进行仿真，计算电路中主要元件的参数，成功构造了适用于最大功率跟踪的硬件电路。