基于mppt控制器的光伏系统设计研究

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1、分类号:TM61510710-2012132025硕士学位论文基于MPPT控制器的光伏系统设计研究付营飞导师姓名职称文常保教授申请学位级别硕士学科专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2015年6月2日论文答辩日期2015年6月15日学位授予单位长安大学ResearchandDesignofPhotovoltaicSystemBasedonMPPTControllerAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FuYingfeiSupervisor：Prof.WenChangbaoChang’anUniver

2、sity,Xi’an,China摘要光伏发电技术由于可将无污染、可再生的太阳能转换为方便存储的电能，因此在全球能源紧张和环境污染严重的今天，日益受到人们的关注和重视。然而，光伏发电一直面临着转换效率低的问题，因此对光伏发电的一个主要研究方向就是如何提高光伏电池的利用效率。最大功率跟踪(MPPT：MaximumPowerPointTracking)技术是目前公认的提高光伏电池效率的有效手段。本文对硬件电路和软件进行了改进和优化，设计实现了一种基于MPPT控制器的光伏发电系统。论文主要研究工作和成果包括以下方面：首先，从光伏电池的工作原理入手，对光伏电池的数学模

3、型和输出特性进行了研究。利用在Matlab/Simulink平台上搭建的光伏电池的仿真模型，分析外界环境对光伏电池的影响。同时构建了扰动观测法、增量电导法以及Buck转换电路的仿真模型，并进行仿真分析。仿真结果显示增量电导法的跟踪效果优于扰动观测法，提高了光伏电池的输出功率。其次，在基于MPPT控制器的光伏系统硬件电路设计中，采用Buck电路作为主电路，用MOSFET代替了传统Buck电路中的续流二极管，在减少能耗的同时也解决了二极管散热的问题。电路中利用AVR单片机对太阳能电池输出电压和电流数据进行采集和处理。软件方面，采用增量电导法结合定电压启动的方法实

4、现快速高效的最大功率跟踪。最后，构建了基于MPPT控制器的光伏系统，对设计的MPPT控制器硬件和软件进行了综合调试和实验。实验结果显示，MPPT控制器对蓄电池充电正常。与普通充电控制器相比，MPPT控制器能将光伏电池的输出功率最高提高6.88%。关键词：光伏控制器，MPPT，光伏发电，Buck电路，增量电导法IAbstractBecausethephotovoltaictechnologycanconvertthenon-pollutingandrenewablesolarenergyintothestorableelectricalenergy,ithas

5、receivedconsiderableattentionsinthecircumstanceofenergyshortageandenvironmentalpollution.However,thelowefficiencyisalwaysaprobleminthephotovoltaictechnology.Hence,howtoimprovethesolarcells’utilizationefficiencyisthemainresearchdirectionofthephotovoltaicsystem.TheMPPT(MaximumPowerPo

6、intTracking)iswidelyrecognizedasaneffectivewaytoimprovetheefficiencyofthesolarcells.Inthispaper,thehardwareandsoftwaredesignareimprovedandoptimized.ThephotovoltaicsystembasedonMPPTcontrollerisdesignedandimplemented.Themainworkandtheachievementsofthispaperareasfollows:Firstly,accord

7、ingtotheprinciplesofsolarcell,themathematicalmodelsandtheoutputcharacteristicsofsolarcellsarestudied.ThesimulationmodelofsolarcellsisestablishedinMatlab/Simulink,andtheinfluencefromexternalenvironmentisanalyzed.Meanwhile,thesimulationmodelsofdisturbanceobservationmethod,theincremen

8、talconductancemethodandthe