光伏发电系统MPPT控制方法的研究

作     者：郝世诚 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：游国栋;王加龙

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：最大功率点追踪技术 局部遮蔽 改进灰狼优化算法 改进灰狼-扰动观察 Simulink 

摘      要：由于全球变暖的现象愈发加剧和化石燃料能源的日渐枯竭,世界各国对清洁能源和可再生能源发电领域的关注度越来越高,各国政府呼吁使用可再生能源来应对未来几年的传统化石能源短缺问题。光伏发电是最具发展前景的可再生能源技术,光伏发电系统具有维护成本低、运行自由、无需复杂部件、对环境友好、可持续性发展等优点。光照强度和环境温度仍然是光伏发电的重要影响因素,所以实现不均匀光照下准确的最大功率点跟踪至关重要。传统的最大功率点追踪算法在面对不均匀光照条件时,可能会陷入局部最优,大大影响追踪效率,其原因是光伏阵列在局部阴影光照下,输出特性曲线是多峰的状态,而原始的智能算法针对局部阴影条件虽可以追踪到最大功率点,但是在追踪精度和追踪速度上仍存在缺陷。因此,本论文对局部阴影条件下的MPPT控制方法进行了研究。首先,结合实际情况和国家政策形势,阐述了选题的研究背景和研究意义,在分别对均匀与不均匀光照强度两种情况下对光伏阵列的输出特性进行研究后,针对局部阴影以及旁路二极管对光伏电池的影响,从而设计了改进的多元光伏发电系统,建立更优的数学模型。其次,分析了传统跟踪算法和其他原始智能算法的缺点与不足,基于此,将灰狼算法引入到光伏MPPT追踪技术中,通过对公式的推导与分析,本论文改进了传统的灰狼算法。该改进算法优化了头狼位置确定策略,采用经典灰狼方法与DLH狩猎搜索策略相结合,强化了局部和全局搜索之间的平衡并保持了多样性。本论文创新性的将改进的灰狼优化算法和扰动观察法结合使用,改进了原始算法的一些不足之处,提高了系统效率。最后,对所改进的算法进行了系统仿真实验研究。使用MATLAB环境下的Simulink进行系统建模仿真,介绍了仿真模型的各个组成模块,通过仿真实验证实了本论文研究的复合算法在部分遮蔽条件下对光伏最大功率点追踪的有效性和优越性。