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小型光伏路灯控制器的研究

小型光伏路灯控制器的研究

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作者：李梦洁北方工业大学

学位级别：硕士

随着科学和经济的快速发展,不可再生能源消耗带来的生态污染日益严重,太阳能具有无污染、储量大、分布广等优点,受到了世界各国的关注。光伏发电以光伏电池为载体,实现了太阳能转换为电能,来满足民用和工业的需求,其中光伏发电与照明设... 详细信息

随着科学和经济的快速发展,不可再生能源消耗带来的生态污染日益严重,太阳能具有无污染、储量大、分布广等优点,受到了世界各国的关注。光伏发电以光伏电池为载体,实现了太阳能转换为电能,来满足民用和工业的需求,其中光伏发电与照明设备相结合的产品——光伏路灯,正日益受到青睐。由于光伏路灯的实际应用场合为户外,光伏电池受到建筑、树木、云朵等外部因素的影响易产生局部遮阴的情况,降低了光电转换的效率,同时对光伏路灯的经济性产生了影响,解决复杂环境给光伏电池带来的问题常采用最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术。本文研究局部遮阴(Partial shading conditions,PSC)下小型光伏路灯系统的MPPT控制算法,对于提高光伏路灯的性能具有重要的研究意义。以下为本文的主要研究内容:(1)为了提高研究小型光伏路灯系统的准确性,详细分析了光伏电池的基本原理,建立了光伏电池的数学模型。利用Matlab/Simulink仿真平台建立光伏电池模型,验证了光伏电池输出随外界温度和光照强度的变化而变化的特性。(2)解释了光伏电池输出特性曲线产生多峰值现象的原因,分析了失配状况下的光伏阵列输出特性曲线的特点,建立了局部遮阴下的仿真模型。阐述了传统MPPT算法的基本原理,列举了传统MPPT算法的优点与不足。通过Matlab/Simulink仿真表明,传统MPPT算法面对多峰问题不能总是跟踪到最大功率点,在小型光伏路灯系统中采用改进粒子群与细菌觅食算法(Improving Particle Swarm Optimization and Bacterial Foraging Algorithm,IPSO-BFA),通过Matlab/Simulink仿真平台将IPSO-BFA与传统MPPT算法进行比较,验证了IPSOBFA在PSC下具有良好的控制性能。(3)设计小型光伏路灯控制器的硬件电路及系统主程序,搭建小型光伏路灯控制器实验平台,验证MPPT算法在系统运行中的可行性。通过实验结果表明,IPSO-BFA在PSC下具有良好的收敛性能,提高了小型光伏路灯系统的光电转换效率。

关键词：小型光伏路灯 MPPT 粒子群算法细菌觅食算法

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