太陽(yáng)能電池M建模課件

太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤仿真組員：指導(dǎo)教師：答辯日期：2015.10.221A太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤仿真組員：1A01020304光伏電池模塊的仿真最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)擾動(dòng)觀察法的缺點(diǎn)與改進(jìn)總結(jié)與展望目錄/contents2A01020304光伏電池模塊的仿真最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)擾動(dòng)觀察第一章、光伏電池模塊仿真

1.1太陽(yáng)能電池的等效電路圖光伏電池模組的輸出特性方程：3A第一章、光伏電池模塊仿真

1.1太陽(yáng)能電池的等效電路圖光伏電由給定的光伏電池參數(shù)確定各仿真模塊參數(shù)值4A由給定的光伏電池參數(shù)確定各仿真模塊參數(shù)值4A1.2光伏電池仿真模型5A1.2光伏電池仿真模型5AI-U曲線(xiàn)P-U曲線(xiàn)1.3輸出結(jié)果與分析大氣溫度固定(25℃)，不同日照強(qiáng)度下，光伏模組對(duì)日照量變化的特性曲線(xiàn)圖：6AI-U曲線(xiàn)P-U曲線(xiàn)1.3輸出結(jié)果與分析大氣溫度固定(25℃日照強(qiáng)度固定(750W／㎡)，不同大氣溫度下，光伏模組對(duì)溫度變化的特性曲線(xiàn)圖：I-U曲線(xiàn)P-U曲線(xiàn)7A日照強(qiáng)度固定(750W／㎡)，不同大氣溫度下，光伏模組對(duì)溫度

從上圖可以看出：在一定的溫度和日照強(qiáng)度下，光伏電池的輸出電壓和輸出電流之間具有非線(xiàn)性的關(guān)系，并且具有唯一的最大功率點(diǎn)當(dāng)電池表面溫度或日照強(qiáng)度等因素發(fā)生變化時(shí)，最大功率點(diǎn)也會(huì)發(fā)生漂移因此，在時(shí)刻變化外界環(huán)境下，使光伏電池維持在最大功率點(diǎn)處，成為光伏系統(tǒng)中一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。8A從上圖可以看出：8A第二章、最大功率點(diǎn)跟蹤算法最大功率點(diǎn)跟蹤算法有開(kāi)路電壓法、擾動(dòng)觀測(cè)法、恒電壓控制法、電導(dǎo)增量法等由于擾動(dòng)觀察法的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，跟蹤精度較高，且需要測(cè)量的參數(shù)較少，被普遍地應(yīng)用在光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤上,所以我們使用擾動(dòng)觀察法作為仿真對(duì)象。9A第二章、最大功率點(diǎn)跟蹤算法最大功率點(diǎn)跟蹤算法有開(kāi)路電壓法、擾2.1擾動(dòng)觀察法原理10A2.1擾動(dòng)觀察法原理10A2.2MPPT算法的總體模型通過(guò)給定溫度25℃，光照通過(guò)timer模塊設(shè)定在200——1000之間進(jìn)行擾動(dòng)變化，通過(guò)搭建boost電路來(lái)直接實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)法的算法。其中通過(guò)PWM脈沖調(diào)試來(lái)改變電壓，實(shí)現(xiàn)波動(dòng)。11A2.2MPPT算法的總體模型通過(guò)給定溫度25℃，光照通過(guò)tMPPT模塊12AMPPT模塊12APWM模塊如圖PWM模塊基于占空比為升壓式變換器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。其中,零階保持器的采樣周期與MPPT仿真模塊周期相同,取在[0.01-0.001]之間。13APWM模塊如圖PWM模塊基于占空比為升壓式變換器產(chǎn)生脈沖信2.22擾動(dòng)觀察法仿真結(jié)果其及分析從圖中的電壓曲線(xiàn)、功率曲線(xiàn)和電流曲線(xiàn)可以看出,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)的準(zhǔn)確跟蹤，但是在達(dá)到最大功率點(diǎn)后擾動(dòng)依然在進(jìn)行，這會(huì)造成能量的損失。14A2.22擾動(dòng)觀察法仿真結(jié)果其及分析從圖中的電壓曲線(xiàn)、功率曲線(xiàn)第三章、擾動(dòng)觀察法的缺點(diǎn)及改進(jìn)缺點(diǎn)：跟蹤穩(wěn)定時(shí)，只能在最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行。改進(jìn)方法:采用變步長(zhǎng)擾動(dòng)首先設(shè)定參考電壓Ur和擾動(dòng)步長(zhǎng)step的初值;然后檢測(cè)擾動(dòng)后光伏電池的輸出電壓U和電流I,計(jì)算出擾動(dòng)前后的功率變化量dP和電壓變化量dU;由dP的值決定是否改變擾動(dòng)步長(zhǎng),若vP<0,將擾動(dòng)步長(zhǎng)減去一個(gè)常數(shù)c,否則步長(zhǎng)保持不變;然后由dP/dU的值決定擾動(dòng)的方向,若dP/dU>0,保持原擾動(dòng)方向,若dP/dU<0,將擾動(dòng)方向變反;用求得的新步長(zhǎng)和擾動(dòng)方向修正參考電壓Ur的值,并更新輸出功率的值;如是循環(huán),直至step變?yōu)榱恪?5A第三章、擾動(dòng)觀察法的缺點(diǎn)及改進(jìn)缺點(diǎn)：跟蹤穩(wěn)定時(shí)，只能在最大功3.1改進(jìn)后的MPPT模塊16A3.1改進(jìn)后的MPPT模塊16A3.2改進(jìn)后的結(jié)果與分析跟蹤到最大功率點(diǎn)后擾動(dòng)明顯減少，有效地減少了能量損失17A3.2改進(jìn)后的結(jié)果與分析跟蹤到最大功率點(diǎn)后擾動(dòng)明顯減少，有效四.總結(jié)本次科研訓(xùn)練取得以下成果：1）研究了太陽(yáng)能電池特性，對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行理論分析與仿真建模工作；2）研究了光伏發(fā)電中最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，分析比較不同方法的特點(diǎn)，并重點(diǎn)對(duì)擾動(dòng)觀察