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1、太阳能电池最大功率点跟踪仿真 组员：组员：指导教师：指导教师：答辩日期：答辩日期：2015.10.22 2015.10.22 01020304光伏电池模块的仿真最大功率点跟踪技术扰动观察法的缺点与改进总结与展望目 录/contents第一章、光伏电池模块仿真1.1太阳能电池的等效电路图光伏电池模组的输出特性方程：由给定的光伏电池参数确定各仿真模块参数值名称ImUmUocIscSrefTrefabRs单位7.94A17.7V22V8.58A1000Kw/m250.5Amps/0.00288V/2意义最 大功 率电流最 大功 率电压开 路电压短 路电流太 阳 辐射 参 考值太阳能电池温度在参考日照
2、下，电流变化温度系数在参考温度下，电压变化温度输出串联电阻1.2 光伏电池仿真模型I-U曲线P-U曲线1.3输出结果与分析大气温度固定(25)，不同日照强度下，光伏模组对日照量变化的特性曲线图：日照强度固定(750W)，不同大气温度下，光伏模组对温度变化的特性曲线图：I-U曲线P-U曲线 从上图可以看出：在一定的温度和日照强度下，光伏电池的输出电压和输出电流之间具有非线性的关系，并且具有唯一的最大功率点当电池表面温度或日照强度等因素发生变化时，最大功率点也会发生漂移因此，在时刻变化外界环境下，使光伏电池维持在最大功率点处，成为光伏系统中一个亟需解决的问题。第二章、最大功率点跟踪算法最大功率点跟
3、踪算法有开路电压法、扰动观测法、恒电压控制法、电导增量法等由于扰动观察法的结构简单，跟踪精度较高，且需要测量的参数较少，被普遍地应用在光伏电池的最大功率点跟踪上,所以我们使用扰动观察法作为仿真对象。2.1扰动观察法原理2.2 MPPT算法的总体模型通过给定温度25，光照通过timer模块设定在2001000之间进行扰动变化，通过搭建boost电路来直接实现扰动法的算法。其中通过PWM脉冲调试来改变电压，实现波动。MPPT模块PWM模块如图 PWM模块基于占空比为升压式变换器产生脉冲信号。其中,零阶保持器的采样周期与MPPT仿真模块周期相同,取在0.01-0.001之间。2.22扰动观察法仿真結
4、果其及分析从图中的电压曲线、功率曲线和电流曲线可以看出,该系统实现了对太阳能电池最大功率点的准确跟踪，但是在达到最大功率点后扰动依然在进行，这会造成能量的损失。第三章、扰动观察法的缺点及改进缺点：跟踪稳定时，只能在最大功率点附近振荡运行。改进方法改进方法:采用变步长扰动采用变步长扰动首先设定参考电压Ur和扰动步长step的初值;然后检测扰动后光伏电池的输出电压U和电流I,计算出扰动前后的功率变化量dP和电压变化量dU;由dP的值决定是否改变扰动步长,若vP0,保持原扰动方向,若dP/dU0,将扰动方向变反;用求得的新步长和扰动方向修正参考电压Ur的值,并更新输出功率的值;如是循环,直至step变为零。3.1改进后的MPPT模块3.2改进后的结果与分析跟踪到最大功率点后扰动明显减少，有效地减少了能量损失四.总结本次科研训练取得以下成果：1）研究了太阳能电池特性，对太阳能电池进行理论分析与仿真建模工作；2）研究了光伏发电中最大功率点跟踪技术，分析比较不同方法的特点，并重点对扰动观察法进行仿真；3）针对传统扰动观察法的缺点对其进行了改进：采用变步长扰动法。