太阳能光伏系统最大功率跟踪控制策略研究

当今社会，无论如何讨论新能源和传统能源的利害关系都不分过。我们的世界正面临着以化石燃料为基础而支撑的能源系统所带来的一系列威胁，如资源枯竭、环境污染、生态恶化、气候变化。新能源的开发很好的缓解了这个问题，在新能源中最具有应用前景的是太阳能，其具有可持续、清洁、分布广阔等特点，必将成为未来可持续能源系统的支柱。然而在太阳能开发过程中，如何提高能量的转换效率是太阳能光伏发电系统的核心问题。最大功率跟踪（Maximum power point tracking，简称MPPT）技术的出现，行之有效的改善了能量转换效率，太阳能的利用效率得到了大幅的提高。 本文的控制对象为太阳能电池，通过对其电气特性的分析展开对MPPT技术进行研究，并对整个太阳能发电系统进行仿真，最后通过硬件进行实现。 首先，介绍太阳能光伏发电系统的整体结构，并依据太阳能光伏电池的等效电路，分析太阳能光伏电池的电气特性，使用Matlab/Simulink软件建立太阳能电池板的模型。其次分析了太阳能光伏系统，通过采取改变DC/DC电路的占空比来改变输出电压，从而实现光伏系统最大功率跟踪，设计了MPPT的硬件电路，包括BOOST主回路和以MSP430单片机为核心的控制电路。再次，对实现MPPT的控制方法进行研究和分析，简单介绍几种常用的MPPT控制方法，针对算法中存在的问题，提出了模糊PID控制方法，设计了模糊PID控制器，并对该方法进行仿真。为进一步提高转换效率，用机械方法对太阳进行自动跟踪。最后，对所做的研究工作的结果进行了分析和总结。