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光伏并网系统中串联功率优化器研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 光伏系统功率优化器研究背景

1.1.2 国内光伏产业发展现状

1.2 光伏发电系统常见结构与分析

1.3 光伏功率优化器的研究现状

1.4 论文主要研究内容

第2章 光伏电池建模及其仿真

2.1 光伏电池等效模型

2.2 光伏电池的Matlab仿真

2.3 光伏阵列Matlab仿真

2.4 本章小结

第3章 光伏电池MPPT研究

3.1 光伏电池MPPT控制原理

3.2 光伏电池MPPT控制算法

3.2.1 开环MPPT法

3.2.2 电导增量法

3.2.3 扰动观察法

3.2.4 模糊控制法

3.3 改进后的组合算法

3.4 本章小结

第4章 功率优化器的软硬件设计

4.1 功率优化器的总体设计结构

4.1.1 总体设计原则

4.1.2 总体设计方案

4.2 功率优化器的硬件设计

4.2.1 主电路拓扑结构设计

4.2.2 BOOST电路参数计算

4.2.3 CPU选取及外围电路设计

4.2.4 驱动电路设计

4.2.5 采样电路设计

4.2.6 辅助电源设计

4.2.7 通讯电路设计

4.3.1 软件开发工具

4.3.2 功率优化器总体软件设计

4.4 本章小结

第5章 功率优化器实验与结果分析

5.1 功率优化器实验平台简介

5.1.1 软件实验平台简介

5.1.2 硬件实验平台简介

5.2 实验结果与分析

5.2.1 功率优化器工作效率测试

5.2.2 功率优化器MPPT效率测试

5.2.3 功率优化器串联测试

5.2.4 功率优化器通讯功能测试

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间获得成果

致谢

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摘要

分布式发电系统为每块光伏电池配备了专门的组件级最大功率点跟踪模块,使每块光伏电池发电过程中均能输出最大功率,极大的提高系统的发电效率,因此近几年受到了广泛关注。光伏功率优化器作为一种组件级最大功率点跟踪模块,兼具成本低效率高的优点,已成为光伏行业的一大研究热点。
  本文首先对光伏电池的发电原理进行了详细阐述,据此得出了光伏电池的等效模型,并结合等效模型在Simulink中搭建仿真模型,得出其输出特性;在此基础上进一步对光伏阵列进行了仿真,并得出了光伏阵列的多峰值输出特性。
  然后详细论述了光伏电池的MPPT原理,并结合光伏电池的输出特性分析了几种常用的MPPT算法的实现原理及各自的优缺点。重点对模糊控制法以及扰动观察法进行了Simulink建模和仿真验证。结合两种算法各自的优点,设计了基于两种算法结合的组合控制算法,并对该组合算法进行了Simulink建模和仿真,仿真结果验证了该组合算法同时保证了良好的动态响应速度及稳态精度。
  最后分析确定功率优化器的软硬件设计方案,并搭建实验平台,对功率优化器样机进行测试,包括功率优化器的工作效率测试、MPPT效率测试、串联测试、通讯功能测试。测试结果显示功率优化器工作效率和MPPT效率均达到预期要求,验证了本文功率优化器软硬件设计方案的正确性。

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