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1、山东农业大学毕 业 论 文基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化5班 届 次 2015届 学生姓名 盖亚伟 学 号 20110711 指导教师 张传洋 副教授 二一五年六月六日目录摘要1课题背景11.1能源与环境危机11.1.1能源11.1.2环境11.2太阳能光伏发电技术发展简介11.3太阳能光伏发电利用的优势21.4 光伏发电系统的分类级组成31.5国内外研究产业现状及规划42 光伏发电系统62.1光伏发电系统介绍62.2 太阳能光伏发电系统的应用72.2.1屋顶光伏发电系统72.2.2户用光伏发电系统、小型光伏电站72.2.3大型
2、并网光伏发电系统72.3带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成83光伏阵列特性及其仿真模型的研究93.1太阳能电池的等效电路分析93.2电池板matlab仿真113.3 蓄电池充电方法124新型变步长 MPPT 控制方法研究154.1 MPPT 原理研究154.1.1 MPPT154.1.2 基于 Boost 拓扑的 MPPT 原理164.2常见的两种 MPPT 控制技术184.2.1扰动观察法184.2.2电导增量法215光伏充、放电控制器的硬、软件设计245.1控制器的整体设计及预期技术指标245.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型255.3 软件设计25参考文献34致
3、谢35ContentsAbstract1 backgrond11.1 Energy and environmental crisis11.1.1 energy11.1.2 environment11.2 the introduction of Solar photovoltaic11.3 The advantages of solar energy photovoltaic21.4 Classification and composition of photovoltaic system31.5 present situation and planning at Domestic and ab
4、road32 Photovoltaic power generation systems52.1 introduction52.2 The application of solar photovoltaic system52.2.1 Photovoltaic roof system52.2.2 Household photovoltaic and small pv power station62.2.3 Large grid photovoltaic power generation systems62.3 The most power tracing pv systems63 Researc
5、h of photovoltaic array and its simulation model73.1 Solar battery equivalent circuit analysis73.2 Panels of matlab103.3 Battery charging method124 A new variable MPPT control method research154.1 rinciple of MPPT research154.1.1 MPPT154.1.2 Based on the principle of MPPT of the Boost topology144.2
6、Two common MPPT control technology184.2.1 Disturbance observation184.2.2 Incremental conductance method215 the charge and discharge controller hardware, sofftware design245.1 The integral design of the controller and the expected245.2 Boost circuit and MPPT photovoltaic array255.3 sofftware design25
7、references34acknowledge35基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真盖亚伟（山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018）摘要：近些年来，随着社会生产的发展,对新能源光伏产业的要求越来越大。本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,利用MATLAB建模仿真部分对最大功率点跟踪（MPPT）的控制器进行了研究。论文分析了常用的蓄电池充电控制方法、光伏电池的特性及其最大功率点跟踪的原理和方法。通过MATLAB软件对不同环境下的光伏电池输出特性进行了建模、仿真。分析了最大功率点跟踪的工作原理,介绍了常用的最大功率点跟踪方法,并在此基础上提出了一种新的扰动观察法。最后,通
8、过比较三种常用的DC/DC变换器的工作原理,提出利用BOOST型DC-DC变换器实现转换,对参数进行分析后建立了BOOST型DC/DC变换器的仿真模型。关键词:太阳能光伏发电 MATLAB仿真 最大功率点跟踪 Boost型DC-DC变换器Simulation Research of Photovoltaic Power Generation System Based on MatlabYawei Gai(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong
9、 271018)Abstract：In recent years, with the development of social production, to the requirements of new energy pv industry bigger and bigger.In this paper how to improve the conversion efficiency of solar photovoltaic power generation system, using MATLAB simulation modeling part of maximum power po
10、int tracking (MPPT) controller is studied.This paper analyses the common battery charging control methods, the characteristics of photovoltaic cells and the principle and method of maximum power point tracking.Through the MATLAB software for photovoltaic cells output characteristics under different
11、environment modeling and simulation.Analyzed the working principle of the maximum power point tracking maximum power point tracking methods are introduced, and based on this, advances a new disturbance observation.Finally, by comparing three kinds of commonly used the working principle of the DC/DC
12、converter is proposed using the BOOST DC - DC converter to realize the transformation, analysis of parameters was established after the BOOST type simulation model of DC/DC converter.Keywords: Photovoltaic Energy, MATLAB Simulation ,MPPT , Boost DC-DC Converter1 课题背景1.1 能源与环境危机1.1.1 能源能源成为了新世纪发展的主要动
13、力，他在经济发展中扮演着很重要的角色，能源的多少关系着一个国家的经济安全和国家安全。在上一个世纪中，煤、石油、天然气等成为最为普遍的传统能源，而在当时，人类还对能源影响环境之类问题的严重性没有给予足够的重视，由此导致了温室气体的急剧增加，气候异常，环境污染增多等，严重影响了人类的生存环境和日常生活质量。根据统计，我国在能源蕴藏量上位居世界前列，但同时也是目前世界第二大能源生产国和消费国。中国在能源开发利用方面呈现出一些主要特点：（1）煤炭成为主要能源之一，他的可再性还有开发利用程度比较低。目前世界主要以煤炭还有石油为主要能源物质，并且正在由煤炭为主向汽油为主的的结构快速变化。然而，中国依然还是
14、世界上即为少数几个国家依然以煤炭资源为主。（2）我国的每年能源消耗总量处于递增状态，但是能源利用效率较低。伴随着中国经济规模的不断扩大，中国在能源消费跟开发方面呈持续上升趋势。（3）我国的能源开发利用多数是以内供为主，由于设备科技质量跟不上世界发达国家的标准导致优质量的能源供应不足，再加上浪费严重导致环境污染变本加厉。随着社会发展，能源消费不断提高，石油、煤炭的废弃物给大气造成很大的污染，过度开发能源导致生态破坏，环境问题日益严重。这几个环境问题是我国能源开发引起的主要问题，要实现中国的可持续发展就要提高能源的利用率，并加快步伐开发新的环保能源。1.1.2 环境进入21世纪，世界经济突飞猛进，各国对能源的需求也日益增多，由于对煤炭石油等不可再生能源的过度开发利用，生态坏境日益严重。伴随着石油、煤炭等不可再生能源的濒危缺乏警告，新能源开发问题已经成为国际社会的共同话题，为了走能源的可持续发展道路并保护生态环境，很多新的环保能源相继开发，比如潮汐能、风能、沼气能还有太阳能，越来越多的国家开始开发新的环保能源并且实施“阳光计划”。由于太阳能作为可再生能源取之不尽用之不竭，而且对环境无污染等多种优势，各国正在加大力度开发太阳能资源，研发新的科技来开发太阳能
