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局部遮阴下的光伏发电系统多峰MPPT控制研究

局部遮阴下的光伏发电系统多峰MPPT控制研究

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作者：胡然上海电机学院

学位级别：硕士

光伏发电是目前运用广泛的可再生清洁能源,其中光伏发电系统的一个重要技术是最大功率点跟踪(MPPT)。可是在实际应用中,光伏阵列的很容易出现被局部遮挡现象。此时,光伏电池功率输出曲线上会呈现多个极值点的情况,因此就会造成经典的最... 详细信息

光伏发电是目前运用广泛的可再生清洁能源,其中光伏发电系统的一个重要技术是最大功率点跟踪(MPPT)。可是在实际应用中,光伏阵列的很容易出现被局部遮挡现象。此时,光伏电池功率输出曲线上会呈现多个极值点的情况,因此就会造成经典的最大功率点跟踪方法难以避免的会只能搜索到某一个局部最大值。所以,对于局部遮阴情况下的太阳能电池发电组件的最大功率点跟踪算法的研究是很有必要的。论文介绍了光伏发电系统的组成、分类及运用,分析了太阳能电池组件的发电原理和输出特性。阐述了热斑效应的发生原因与解决方法,对局部遮阴下P-V曲线呈现多个峰值的原因进行分析,而且还研究了其太阳能电池的物理模型和数学模型。总结了几个经典MPPT算法与多峰MPPT算法,总结出这些方法的优势与缺陷。论文介绍了基本粒子群算法(PSO)的原理及设计流程,对于其不易追踪到全局最优值且寻优速度慢、收敛精准度不高等不足,本文采用了一种改进型的回退PSO算法,随后对所提算法的性能给出几个函数试验分析,测试结果表明回退粒子群算法不仅在寻优精度还是在收敛速度方面都比基本PSO算法更优秀。针对回退PSO算法在多峰值寻优上的优势,适用于局部遮阴情况下的MPPT控制中,然后在Simulink中搭建了回退PSO算法MPPT控制模块的整个系统模型,得到的结果分析证明该算法对多峰MPP的跟踪具有良好的快速性与精确性,从而完成光伏电池处于局部阴影下MPPT的全局寻优。最后对控制系统中每个模块的仿真模型进行搭建,并对整个控制系统进行仿真研究。仿真结果显示此算法可以将最大功率点快速且精确跟踪到,还有系统的输出功率一直在最大功率点电压周围,成功证明了此算法的可行性和有效性,从而提高了局部遮阴情况下太阳能光伏发电系统的输出效率。

关键词：光伏发电系统最大功率点跟踪回退粒子群算法局部遮阴

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