千瓦级太阳能发电系统建模与设计

1、 武汉理工大学毕业设计（论文）千瓦级太阳能发电系统与设计学院（系）： 自动化学院 专业班级： 电气1003班 学生姓名： 王 甜 指导教师： 黄 亮 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日摘 要放眼世界，伴随着能源危机和环境问题的不断加剧，清洁能源的发展进程正被大大推进。太阳能作为一种新能源以其无污染、安全可靠、易获取等优点越来越受到人们的青睐

2、。无论从近期或远期、从能源环境角度或从边远地区和特殊应用领域需求的角度考虑，太阳能发电都极具有吸引力。未来十年，发展中国家能源需求增量占全球增量的85%左右，消费重心逐步东移。又及国家能源发展“十二五”规划，光伏发电系统的研究领域可谓炙手可热。本文通过对光伏发电系统的理论研究学习，建立了完整的光伏发电系统体系，清晰说明了光伏电池在不同光照强度、不同温度下的电压、功率输出特性，并对光伏发电中最大功率跟踪做出了详细分析与实现。研究的重点是光伏发电系统的控制技术以及在MATLAB/SIMULINK仿真环境下的仿真结果，分别对光伏电池进行了数学和物理建模来讨论温度和光照对发电情况的影响，详细分析了最大功率点跟踪方法，且对电导增量控制提出改进，得到变步长扰动控制法，配合DC-DC电路讨论了在独立发电系统下MPPT的控制，并建立了仿真模型，展现了具体的控制策略。独立光伏发电系统能满足偏僻地区的供电要求，应用前景很广阔，本文对离网光伏发电系统的理论研究具备可行性与实用性于一身，具有极大的实际价值。关键词：光伏电池；MPPT算法；DC-DC电路； MATLAB仿真AbstractThe world ,

3、 along with the growing energy crisis and environmental issues , clean energy development process is being greatly promoted . As a new energy with the advantages of its clean , safe , reliable and easy access , solar energy is being liked by more and more people of all ages. Whether from recent or long-term , or from energy and environmental point of view , or from remote areas and from special applications demand point of view , solar power are very attractive . The next decade , the incrementa

4、l energy demand in developing countries accounted for about 85% of the worlds incremental , consumer focus gradually eastward . Also , in response to the “12th Five Year Plan” of national energy development , research photovoltaic system can be described as a hot one .Based on the theory of photovoltaic systems research study , this paper established a complete system of photovoltaic power generation system , a clear description of the photovoltaic cells in a different light intensity, voltage,

5、power output characteristics at different temperatures , and a detailed analysis and implementation of the maximum power point tracking photovoltaic power generation . This paper focuses on the control technology of photovoltaic power generation system and the simulation results in MATLAB / SIMULINK simulation environment were conducted on photovoltaic cells to discuss mathematical and physical modeling the effects of temperature and light on power situation , a detailed analysis of the maximum

6、power point tracking method , and suggest improvements to the incremental conductance control , get control variable step perturbation method , with the DC-DC circuit MPPT control are discussed in the independent power systems , and the establishment of a simulation model to show the specific control strategy.Independent photovoltaic power generation system can meet the power requirements of remote areas , it has very broad application prospects . This paper studies the theory of off-grid PV sys

7、tem with the feasibility and practicality all in one, has great practical value.Keywords: photovoltaic batteries ; inverter ; maximum power point tracking ; the MATLAB simulation目录第1章 绪论11.1设计目标及意义（含国内外研究现状分析）11.2基本内容与技术方案21.2.1光伏电池板种类及工作原理21.2.2计算电池板块数及组合方式21.2.3 系统模型的建立21.2.4研究MPPT算法3第2章 光伏发电系统概述42.1光伏电池基本原理概述42.1.1 光伏电池的定义42.1.2 光伏电池的分类42.1.3 光伏电池的工作原理42.2光伏电池的等效电路及数学模型52.3光伏发电系统的组成62.4光伏发电系统的分类72.4.1独立光伏发电系统72.4.2 并网光伏发电系统72.4.3风/光互补型发电系统9第3章 光伏电池建模与仿真103.1 基于等效电路图的光伏电池建模103.1.1光伏电池原件建模103.1

8、.2试模拟等效可变电阻建模A113.1.3试模拟等效可变电阻建模B123.1.4试模拟等效可变电阻建模C133.2 基于数学模型的光伏电池建模153.3 光伏电池模块仿真结果分析173.4 温度和光照强度对光伏电池输出的影响18第4章 光伏发电系统的控制技术204.1 MPPT算法概述204.2 电导增量法204.2.1电导增量法原理204.2.2电导增量法改进214.3 最大功率跟踪系统建模224.3.1电导增量法建模224.3.2PWM脉宽调制建模234.3.3Boost升压变换器建模234.3.4光伏发电系统整体建模244.4 系统建模原理分析25第五章 结论27致谢29参考文献30附录31武汉理工大学毕业设计（论文）第1章 绪论1.1设计目标及意义（含国内外研究现状分析）本文的目标是设计一套太阳能发电系统，并基于Matlab软件对光伏电池组、DCDC转换器、蓄电池等部件进行系统建模，融入MPPT算法，得到能在不同温度、光照强度下自动跟踪最大输出功率的光伏发电系统。放眼世界能源现状，国际油价不断升高，第三次的石油危机即将到来。当石油、煤炭、电力等非可再生能源都频频告急，节约能源的

9、概念也正在日渐普及，作为绿色能源的太阳能行情看涨，其应用和科技都发展迅猛，全世界重新洗牌的能源卡位战蓄势待发。发展中国家的现代化和工业化进程都在加快，能源消费需求也将会不断增加。太阳能在一定程度上是取之不尽用之不竭的，作为新能源之一，全球的光伏电池市场竞争很激烈，现在欧洲和日本领先的格局已经被打破，尽管主要的销售市场仍然在欧洲，但是光伏电池的生产重镇却已转移到了亚洲。而在中国，太阳能资源丰富，开发潜力巨大，具有广阔的应用前景。另一方面，在未来相当长时间内，化石能源在中国的能源结构中仍然占据着主体地位，应对气候变化、保护生态环境的压力正日益增大，迫切需要能源向绿色转型。相对可再生的太阳能，其他化石能源储备规模较小，应急能力较弱，安全形势较为严峻。且坚持保护环境，树立低碳、绿色发展理念，统筹能源资源开发利用与生态环境保护，在开发中保护，在保护中开发，积极参与培育符合生态文明要求的能源发展模式，这是能源发展的一项基本原则。故为跟随绿色科技发展的脚步，响应“十二五”号召1，中国坚持将分布式利用与集中开发相结合，来推进太阳能的多元化利用。在青海、内蒙古、甘肃、新疆等等一些太阳能资源丰富、具有闲散土地资源和荒漠的地区建设大型并网光伏电站和太阳能热发电项目以增加当地电力供应，鼓励在中东部地区建设与当地建筑结合的分布式光伏发电系统。我国积极发展可再生能源和新能源。自2002年以来，我国太阳电池产量就一直以100%以上的年增长率快速发展，2010年产量为8.7GW，占世界总产量的50%，且连续四年产量世界第

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