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新能源的发展是世界持续关注的重要问题,可再生清洁能源中的太阳能以其突出的优点被世界各国所推崇。如今光伏发电效率低是限制太阳能发展的技术难题,如何有效提高光伏发电效率成为了重要的研究方向。目前对提高光伏发电系统发电效率的研究大致分为两个方向,分别是通过追踪全局最大功率点来提高发电效率和着重于如何在传统的DC-DCBoost升压电路中改进优化拓扑结构进而提升效率两个主要研究方向。
大量搭建在户外的光伏发电设备因云层、建筑、树荫等物体的遮挡会影响光伏电池板的发电功率,在光伏阵列输出特性曲线上产生多峰值最大功率点。因此准确快速追踪到全局最大功率点是多峰值最大功率点追踪(MPPT)的技术难点。
另一方面从传统的升压斩波电路入手开展研究,分析其电路特点和优缺点。改进优化Boost电路拓扑结构,使电路在辅助谐振网络的作用下,能够让电路中的主、辅助两个开关管都处于软开关的工作状态,避免开关管工作在硬开关状态而造成的电压和电流交叠的现象,大大减小了开关损耗使得系统的转换效率有所提升。
通过研究光伏发电技术的背景以及技术特点,本文梳理了大量有关光伏系统最大功率点追踪的研究内容,指出了该技术的难点和目前主流的研究方向。在遮挡条件下与均匀光照条件下对光伏阵列的特性进行实验仿真。实验得出在遮蔽条件下光伏阵列P-U特性曲线的多峰特性,局部最大功率点和开路电压之间的规律。此外本文在深入研究扰动观察法(P&O)和增量电导法(INC)的基础上,提出了自适应扰动观察法和新颖的自适应变步长增量电导法,该算法不仅具有INC的优点,而且还能实时根据光伏阵列输出特性曲线的斜率自适应变步长追踪全局最大功率点。同自适应扰动观察法相比,该方法可以大大提高最大功率点跟踪(MPPT)稳态响应速度和精度。在追踪精度与追踪速度之间取得平衡,有效缩短高追踪效率的用时。
此外,本文在光伏发电Boost电路的背景条件下,具体说明了开关电源的工作原理并对各个工作状态给出公式解析,对软开关拓扑结构中各个元器件进行了参数设计以确保电路能够处于软开关工作状态。提出了一种新型的ZVT软开关拓扑结构,有效减少了开关损耗提高系统转换效率。
使用Multisim与Proteus创建DC-DCBoost电路的最大功率追踪仿真实验。通过仿真实验数据,验证了本文提出的新的自适应变步长电导增量方法的优越性。满足准确快速地跟踪光伏系统输出特性曲线的多峰值下的全局最大功率点,并改善了光伏系统发电效率。同时改善DC-DCBoost电路的拓扑结构使电路的开关电源能软通断,减少开关损耗保持较高的光伏发电转换效率。
大量搭建在户外的光伏发电设备因云层、建筑、树荫等物体的遮挡会影响光伏电池板的发电功率,在光伏阵列输出特性曲线上产生多峰值最大功率点。因此准确快速追踪到全局最大功率点是多峰值最大功率点追踪(MPPT)的技术难点。
另一方面从传统的升压斩波电路入手开展研究,分析其电路特点和优缺点。改进优化Boost电路拓扑结构,使电路在辅助谐振网络的作用下,能够让电路中的主、辅助两个开关管都处于软开关的工作状态,避免开关管工作在硬开关状态而造成的电压和电流交叠的现象,大大减小了开关损耗使得系统的转换效率有所提升。
通过研究光伏发电技术的背景以及技术特点,本文梳理了大量有关光伏系统最大功率点追踪的研究内容,指出了该技术的难点和目前主流的研究方向。在遮挡条件下与均匀光照条件下对光伏阵列的特性进行实验仿真。实验得出在遮蔽条件下光伏阵列P-U特性曲线的多峰特性,局部最大功率点和开路电压之间的规律。此外本文在深入研究扰动观察法(P&O)和增量电导法(INC)的基础上,提出了自适应扰动观察法和新颖的自适应变步长增量电导法,该算法不仅具有INC的优点,而且还能实时根据光伏阵列输出特性曲线的斜率自适应变步长追踪全局最大功率点。同自适应扰动观察法相比,该方法可以大大提高最大功率点跟踪(MPPT)稳态响应速度和精度。在追踪精度与追踪速度之间取得平衡,有效缩短高追踪效率的用时。
此外,本文在光伏发电Boost电路的背景条件下,具体说明了开关电源的工作原理并对各个工作状态给出公式解析,对软开关拓扑结构中各个元器件进行了参数设计以确保电路能够处于软开关工作状态。提出了一种新型的ZVT软开关拓扑结构,有效减少了开关损耗提高系统转换效率。
使用Multisim与Proteus创建DC-DCBoost电路的最大功率追踪仿真实验。通过仿真实验数据,验证了本文提出的新的自适应变步长电导增量方法的优越性。满足准确快速地跟踪光伏系统输出特性曲线的多峰值下的全局最大功率点,并改善了光伏系统发电效率。同时改善DC-DCBoost电路的拓扑结构使电路的开关电源能软通断,减少开关损耗保持较高的光伏发电转换效率。