基于simulink光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真.docx

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1、基于Simulink的光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真学院：宣息学院专业：包动化姓名：张太杰学号：090104031042指导老师：许强强职称：一助教中国珠海二0一三年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于SimUlink的光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年月日基于Simulink的光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真摘要当今社会都在提倡绿色环保的新能源，其中太阳能是被人类普遍认为的绿色能源。然而，阻碍太阳能快速开展的根源是光伏电池的转换效率

2、问题。实际投入应用的光伏电池转换效率都低于35队至今许多学者提出了各种各样方法，如恒压控制法、电导增量法、扰动观察法、模糊逻辑控制法和神经网络法等等，来提高光伏电池转换效率。基于此，本论文主要研究基于Simulink的光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真。首先对光伏电池特性进行了分析。其次确定了仿真的总体设计方案，该方案由光伏电池模块、BOOST电路模块、控制器模块和脉宽调制器模块组成。再次，对各个模块一一搭建仿真模型，其中BOOST电路模块需要设置好各个元器件的参数；对于控制器模块是根据成熟的扰动观察法的算法搭建，而这是最重要的一局部，它的优劣直接影响到快速跟踪的效果；脉宽调制主要使用占空比增量

3、DD与三角波进行比拟得出一定脉宽的信号，用来控制IGBT的导通和关断。最后，把各个模块连接起来进行仿真，仿真结果说明到达了跟踪最大功率点的目的。关键词：光伏电池BooST电路控制器脉宽调制器PhotovoltaiccellsbasedonsimulinksimulationofmaximumpowerpointtrackingtechnologyAbstractToday,ssocietyadvocatesgreennewenergyofCnvironmentalprotectionandthesolarenergyisconsideredbyuniversalhumanitisgreenen

4、ergy.However,(hebarrierofthesolarenergydevelopmentisthephotovoltaicbatteryconversionefficiency.Inthepracticalapplicationphotovoltaiccellconversionefficiencyislowerthan35%.Sincemanyscholarshaveputforwardvariousmethods,suchasconstantpressurecontrol,incrementalconductancemethod,disturbanceobservationme

5、thod,neuralnetworkandfuzzylogiccontrolandsoon,toimprovetheefficiencyofphotovoltaiccelsconversion.Basedonthis,thisthesismainlystudiesthemaximumpowerpointofphotovoltaiccelltrackingtechnologybasedonSIMULINKsimulation.Firstofall,thephotovoltaiccellcharacteristicsareanalyzed.Secondlydeterminetheoverallde

6、signschemeofsimulation,thesolutionismadeofthephotovoltaicbatterymodule,theBOOSTcircuitmodule,controllermoduleandpulsewidthmodulatormodule.Again,foreachmoduleonebyonetobuildsimulationmodel,theBOOSTcircuitmoduleneedtosetuptheparameterofallcomponents,andcontrollermoduleisbasedonmaturedisturbanceobserva

7、tionalgorithmtobuildandthisisthemostimportantpartofthatitdirectlyaffectstheeffectofthefasttrack,PWMusesmainlyconductionthanincrementalDDcomparedwithtriangularwaveobtainedcertainpulsewidthsignal,tocontroltheIGBTturn-onandturn-off.Finally,connectthevariousmodulesofthesimulation,thesimulationresultssho

8、wthatitachievethegoalofthemaximumpowerpointtracking.KeywordsrphotovoltaicCellsTheBOOSTcircuitTheControllerPBI目录1引言o1.l课题研究背景O1. 2本课题的目的和意义O选题的目的O选题的意义O1.3 光伏发电的开展和现状I国内的光伏发电的开展和现状1国外的光伏发电的开展和现状11.4 本课题主要研究内容和创新点21-5研究的根本思路和技术路线31. 6本章小结32光伏电池分析32. 1光伏电池工作原理32.2光伏电池物理模型42. 3光伏电池输出特性62. 4本章小靖63光伏电池最大功

9、率点跟踪技术的算法63. I光伏电池最大功率跟踪(MPPT)概念和根本原理64. 2BOOST电路设计73. 2.IBOOST电路模型建立7参数设置83.3脉宽调制器设计103. 3.IPWM模型搭建103. 4常用的最大功率跟踪控制方法的分析10恒压跟踪法103. 4.2电导增量法114. 4.3扰动观察法113.5 控制器设计错误!未定义书签.3. 5.I控制器模型搭建123.6 本章小结134光伏电池最大功率点跟踪技术的Simulink仿真134.1 仿真模型134.2 仿真结果134.3 仿真结果的总结145结论14参考文献15谢辞16附录161引言1.1 课题研究背景人类的生存和开展

10、始终离不开能源。从原始社会的用火石生火，从而获得光能和热能；当瓦特制造出了人类第一台蒸汽机之后，人类就从此步入蒸汽机的时代；当班杰明.富兰克林通过风筝拴上钥匙的实验，发现了电，从此电能把人类推上了电气时代。人类生存和开展功不可没的是能源。人类通过自身的劳动和智慧开发了化石能源、核能、地热能、风能及太阳能等。但是，随着人类不断的快速开展经济，人类对能源的需求永无止境，传统的化石能源用一点少一点，难于维持高速开展的经济，能源危机己迫在眉睫。经过对全球能源的调查说明：石油在未来39.9年后会枯竭，天然气在36年后可以用光,煤炭是污染的罪魁祸首却在227年后可以采完。可见，化石能源的可开采不久后难于维

11、持人类的正常开展。我们应该合理开发有限的资源，让我们的子孙后代能有资源可用。并且我们应该积极研究和开发可替代能源，是人类可持续生存开展。由于近几年来我国经济开展迅速，国内对能源的需求大幅增长。从1993年起，中国进入了石油净进口国之列,三年之后，中国成为了原油净进口国成员之一，又到2000年，原油净进口量上升到6960万吨，然而，这种趋势在悄然中上升。大概至2023年，中国的石油进口量即净进口量将到达30%,到2023年将会到达40%左右。预计到2023年和2023年，中国对天然气进口的依赖程度将分别到达15%和25%。到那时中国的能源平安很有可能会受到一定威胁。大量的化石能源的开发和利用在逐

12、步的威胁人类的生存环境。目前由于大量使用矿物能源，排出的温室气体和有毒气体已经造成非常严重的大气污染。当前人类的开展面临着环境受到严重的污染和能源短缺的问题，这个问题的解决需要全世界科学界共同努力寻找清洁环保能源。庆幸的是该问题有了方向，科学家瞄准了取之不尽用之不竭的太阳能。1.2 本课题的目的和意义1.2.1 选题的目的学习如何查阅文献，获得科研最新进展，本报告与光伏电池有关，因此要多了解这方面的动态。光伏发电是当今非常看重的能源的来源，他是非常清洁的能源。当今对他的研究还是在初级阶段，尤其中国这方面的研究远没有西方国家走的更远、更深入。在能源危机加速的情况下，己促使我国在这方研究的投入不断

13、地加大。我选择这个课题，希望在这领域能够奉献自己的一份力量。1.2. 2选题的意义当前，随着经济的高速开展，人类对资源的需求量日益加大，为此给环境造成巨大的破坏。在环境保护与有限的自然资源的双重矛盾下，因此，各国不得不从新考虑开发和使用新能源。世界各国都在积极开发太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能、核能等清洁能源L其中太阳能是一种非常洁净能源，其来自遥远的恒星一太阳，可以说这是人类永恒开展的不绝动力，对太阳能的开发和利用时几乎不产生任何污染。使得其越来越受到科学家的广泛关注，它是人类理想的替代能源。在进十来年许多研究员对太阳能发电和并网进行潜心的研究，研究出了不少的结果，为太阳能发电的推广和

14、应用做到巨大奉献。但是当今世界，火力发电的比重还是很高，尤其在开展中国家。开展中国家太阳能等新兴能源没有得到有力的推广，主要是因为缺乏资金和技术并且火力发电投资效益好，建设周期短，技术相当的成熟。例如我国火力发电所占比重超过70%。火力发电对环境的破坏和污染非常严重。为了改善坏境，人类应该努力淘汰高能耗、高污染的火力发电，积极寻求环境友好型的能源。1.3光伏发电的开展和现状1. 3.1国内的光伏发电的开展和现状从1985年起，我国开始了光伏电池的研究工程，并且在20世纪70年代的时候制造出自己的光伏电源，到了80年代，我国还渐渐引进了美国单硅光伏电池和非晶体硅光伏电池。经过十来年的努力，光伏电

15、池在我国己走向了快速开展的道路。在开展政策制度方面，中央制定了关于“金太阳工程的工程，该工程的实行使光伏产业得到了极大的开展。据统计，截止到1997年，我国安装了各类光伏系统的总量（其中包括进口光伏系统）己到达大约IlMW,并且还建立了20KW以上光伏电站7座。比方，在1998年我国在海拔450Om处，建成了0.IMW光伏发电站，使之跻身于世界上海拔最高的光伏发电站。2023年1月16日，采用光伏电源大型并网逆变器技术的3个大功率光伏发电站在宁夏成功并网发电，这是我国最大规模的光伏电站首次成功并网。这次顺利并网给我国在荒漠光伏电站的推广和应用树立了良好的典范，同时也给日后的并网工作起到借鉴作用

16、。在中国新能源开展行业和低碳经济领域具有划时代意义。在我国76%的国土面积有着充足的光照，全年照射总量大约为917到2333KWm2,理论总储量为15876Gwh/a,光照资源分布较为平均，资源优势得天独厚，所以我国光伏发电应用前景十分广阔。我国能源供给中以煤碳为主，其消耗量非常之大，同时也带来了众多严重的环境问题，从能源和环境两方面来考虑，我国政府己经开始方案并采取有力的措施以开展可再生能源技术。由2007年我国制定的能源规划可知，到2023年光伏发电总容量将达18GW,并且根据在该方面有一定研究的专家的预测，这一数字有望到达IOGW。从市场方面考虑，我国还有不少地区处于缺电甚至无电的状态，百姓急需正常生活用电，再加上我国的经济迅速开展，为光伏市场