独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制研究

独立光伏发电系统不但能够解决用电的自给自足问题,还能解决边远、贫困、高原、大漠等地区的送电难问题。本文为提高光能利用率就独立光伏发电系统进行了最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制的研究。本文首先分析了独立光伏发电系统进行最大功率点跟踪的研究现状,明确了本文的研究意义和目的。其次对独立光伏系统中的几个重要内容进行了详细分析和研究,其中包括:光伏电池等效电路模型和光伏电池在变化环境条件下的I-U、P-U输出特性曲线,直流变换器的工作原理和特性,交流变换器的正弦脉宽调制技术,蓄电池的储能作用和充放电控制方法,负载特性等。其中直流变换器在独立光伏发电系统中用于进行MPPT控制和蓄电池充放电控制,交流逆变器用于为交流负载提供稳定正弦电压,蓄电池用于对系统能量进行合理调配。然后,本文研究了最大功率点跟踪的原理和过程,并对传统的干扰观测法和电导增量法进行了详细研究。在Matlab中建立了这两种算法的MPPT仿真模型,对仿真结果进行分析和比较,就干扰观测法存在的振荡问题提出了改进方案。在干扰观测法基础上本文提出适用于不均匀光照下的最大功率点跟踪算法,并进行了仿真验证,为保证光伏系统的最大功率输出提供算法上的支撑。最后,在以上研究的基础上通过对独立系统中的能量进行分配提出了一个通过对蓄电池的充、放电电流进行控制来实现独立光伏系统MPPT的控制方案。其中包括整体方案的设计和分析,充、放电控制电路的设计,蓄电池的分组方案设计以及对蓄电池电流进行控制的模糊控制设计。方案设计思想在保证负荷用电的基础上通过对蓄电池进行充放电,实现真正意义上的独立光伏系统的MPPT,降低能量损失提高光能利用率。研究独立光伏系统的最大功率点跟踪控制,不仅使光能利用更加高效合理,缓解对不可再生能源的依赖,同时可以实现边远地区用电的自给自足,达到降低远距离输电带来的大量成本的目的。