基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真

1、山东农业大学毕业论文基于MATLAB的光伏研究及其仿真机械与电子工程学院专业级电气工程及其自动化五班第2015届奥运会学生名盖亚伟学号20110711指导教师张传洋副教授二零一五年六月六日目录摘要I1课题背景11.1能源和环境危机11.1.1能源11.1.2环境11.2太阳能发电技术的发展概要11.3太阳能发电利用的优势21.4光伏发电系统的分类等级结构31.5国内外研究产业的现状和计划4双光伏发电系统62.1光伏发电系统的介绍62.2太阳能发电系统的应用72.2.1屋上光发电系统72.2.2户用光伏发电系统、小型光伏发电站72.2.3大型并联光伏发电系统72.3具有最大功率跟踪功能的光伏发电

2、系统的基本结构8三光阵列特性及其仿真模型的研究93.1太阳能电池的等效电路分析93.2电池板matlab模拟113.3电池充电方法124新型变步长MPPT控制方法研究154.1 MPPT原理研究154.1.1 MPPT154.1.2基于boost拓扑的MPPT原理164.2两种常见的MPPT控制技术184.2.1干扰观察法184.2.2电导增加法215光充电，放电控制器的硬件，软件设计245.1控制器的整体设计和期待技术指标245.2 Boost电路实现了光伏阵列MPPT的仿真模型255.3软件设计25参考文献34感谢35ContentsAbstract1后卫11.1能源yandenviron

3、mentalcrisis 11.1.1能源11.1.2环境11.2 theintroductionofsolarphotovoltaic 11.3 theadvantagesofsolarenergyphotovoltaic 21.4 classicationandcompositionofphotovoltaicsystem 31.5 presentsituationandplanningatdomesticandaboad 32 photovoltaicpowergenerationsystem 52.1 introduction52.2 theapplicationofsolarphot

4、ovoltaicsystem 52.2.1 Photovoltaic roof system52.2.2 householdphotovoltaicandsmallpv电源站62.2.3 largegridphotovoltaicpowergenerationsystems 62.3mostpowertracingsystems63 researchofphotovoltaicarrayanditssimulationmodel 73.1 solarbatteryequivalentcircuit 73.2 MATLAB 10面板3.3电池电荷方法124 anewvariablempptcon

5、trolmethodresearch 154.1 rinciple of MPPT research154.1.1 MPPT154.1.2 basedontheprincipleofmptoftheboosttopology 144.2 twocommonmptcontroltechnology 184.2.1离散观测184.2.2增量conductancemethod 215 thechargeanddischargecontrollerhardware，软件硬件设计245.1 theintegrationaldesignofthecontrollerandtheexpected 245.2

6、 boostcircuitandmpptphotovoltaicarray 255.3软件设计25参考s34acknowledge35.基于MATLAB的光伏研究及其仿真盖亚韦(山东农业大学机械电子工程学院泰安271018 )摘要：近年来，随着社会生产的发展，对新能源光伏产业的要求越来越大。 本文利用MATLAB建模仿真部分研究了最大功率点跟踪(MPPT )的控制器如何提高太阳能发电系统的转换效率。 论文分析了常用的蓄电池充电控制方法、太阳能电池的特性和最大功率点跟踪的原理和方法。 通过MATLAB软件对不同环境下太阳能电池的输出特性进行了建模模拟。 分析了最大功率点跟踪的工作原理，介绍了常用

7、的最大功率点跟踪方法，并在此基础上提出了一种新的扰动观察法。 最后通过比较常用的三种DC/DC转换器的工作原理，利用BOOST型DC-DC转换器实现转换，并分析参数建立了BOOST型DC/DC转换器的仿真模型。关键词：太阳能发电MATLAB模拟最大功率点跟踪升压型DC-DC转换器simationsreationofphotovoltaicpowergenerationsystembasedonamatlab雅威盖(cimentercelectricentionelengcollegeofshandongagriculturalluniversity，taian，Shandong 271018

8、)在上一年，上一年， withthedevelopmentofsocialproduction hisparehowtoimprovetheconverf ingmatlbasemicationmodelingpartofmaximumpowerpointtracking (MPPT ) 控制器is student.thispaperanalysesthecommonbaterbatterychargecontrolmethods thecharacteristicsofph

9、otovoltaiccellsandtheprincip werpointtracking.throughthematrablasoftwareforphotovoltaice slisoutopticationchrostisanddifferentermentionmodelingandsimulation cipleofthemaximumpowerpointtrackingmaxim mumpowerpowerpowenttrackingmethodsareintroduced，基于和的on this， advanceanewdisturbanceobservation.finally

10、 bycomparingthreekindsofcommonlyusedtheworkingprincipleofthedc/直流转换器isproprocedusingtheboustedconvertorealizethetransformation，analizationofpratessetablisdefatetheboustethebouskeywords : photovoltaic energy，MATLAB Simulation，MPPT，boost-dc转换器1课题背景1.1能源和环境危机1.1.1能源能源成为新世纪发展的主要动力，他在经济发展中发挥了非常重要的作用，能源的多

11、寡关系到一个国家的经济安全和国家安全。 上个世纪，煤炭、石油、天然气等成为最普遍的传统能源，但当时人类没有充分重视能源影响环境等问题的严重性，因此对人类的生存环境和日常生活质量产生了严重的影响，如温室气体的骤增、气候异常、环境污染的增加等。 据统计，中国在能源储量上居世界前列，同时也是目前世界第二大能源生产国和消费国。 中国在能源开发利用方面呈现了几个主要特征(1)煤是主要能源之一，他的可再利用性还很低。 目前世界上主要以煤和石油为主要能源物质，从煤到汽油为主要结构正在迅速变化。 但是，中国在世界上仍然有少数国家以煤炭资源为主。(2)我国年能源消费总量处于增加状态，但能源利用效率低。 随着中国

12、经济规模的扩大，中国在能源消耗和开发方面持续上升。(3)我国能源开发利用多以内需为主，设备科学技术质量不符合世界发达国家的标准，导致优质能源供应不足，更加浪费严重，环境污染严重。 随着社会的发展，能源消耗增加，石油和煤的废弃物给大气带来很大的污染，过度开发能源导致生态破坏，环境问题越来越严重。这些环境问题是我国能源开发引起的主要问题，实现中国可持续发展必须提高能源利用率，加快新的环境能源开发。1.1.2环境进入21世纪，世界经济取得了飞跃性发展，各国的能源需求也越来越增加，由于煤炭石油等不可再生能源的过度开发利用，生态恶化的情况越来越严重。 随着石油、煤炭等不可再生能源的灭绝危险被警告，新能源

13、开发问题已经成为国际社会的共同话题，为了走能源可持续发展的道路，保护生态环境，很多新的环保能源相继被开发出来，例如潮汐能源、风力能源越来越多的国家开始开发生物气体能源、太阳能等新的环保能源，实施“阳光计划”。 太阳能作为可再生能源用不完，具有对环境没有污染等诸多优点，各国大力开发太阳能资源，正在开发新技术，太阳能的开发和利用对缓解环境污染和替代不可再生能源具有重要意义。1.2太阳能发电技术发展概况太阳能的开发和利用有太阳光的利用、光热的利用、光化学的利用和光生物的利用四种主要形式。 应用领域中最重要的是以太阳能电池技术为核心的太阳能光利用、直流交流逆变器(DC/AC逆变器)和太阳能光(DC/D

14、C转换器)等。 太阳能控制器用于为蓄电池提供最佳充电电压和电流，但其最重要的作用是最大功率跟踪(MPPT )的控制。 MPPT通过调节负载的功率，改变太阳能电池的输出电流和输出电压，太阳能电池总是在受外界环境影响的最大功率点附近工作，实现输出功率的最大化。 当直流输电的升降压变换器用光发电系统向配电室输送直流电力时，我们在需要使用升压变换器的电池或太阳能电池向高压电气设备输送电力时，为了升压输出，还必须选择升压变换器来控制太阳能电池阵列的工作点、对蓄电池的充电及负载调节等DC-AC逆变器分为无源式和有源式逆变器两种。 在太阳能发电系统中，逆变器向太阳能发电阵列和蓄电池提供低压直流电力。 逆变器向交流负载供电时，通过太阳能电池阵列将直流电力转换为交流电力来实现。 在独立光伏发电系统中，一般将无源式逆变器作为交流负载来供给电力。 并联光伏发电系统通常使用有源逆变器，并经由交换电路产生以PWM方式调制的正弦波交流电力。 因为能量积累是光伏发电系统的重要组成部分，所以我们使用的蓄电池是独立光伏发电系统不可缺少的部分。 储存太阳能电池阵列发电的多馀直流，用于负载。1.3太阳能发电利用的优势现在全球的能源危机和环境污染迫使我们寻找新的可再生能源。 太阳能作为一种新的能源，与煤、石油、天然气、原子能等通常的能源相比，有以下优