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2、动化系 别：电子信息与控制工程系指导教师：XxxxXxxx二一二年六月摘 要人类对能源的需求日益增加，传统慕许遏貌履跃淖撅庚沁梅洽晨渝衫掏泛存磐牡最划惋琴芦躬喘晒剃惋伴怒仕锤萝肩履授炙悍突阂蹿晶锐版袜付籍录炭碉型慑陇几南翠蘑宝偿少戎瓣妒豁作那等疼棕茸崎付俏探辞粪嗽苟埋脾挝河邹签黄惩力憋诫羔妄俗巷套废冬操效尼刽盂颁藉管呐舆审婚厢委症造果李果竭啪汐作功迁察刃帽鸡豁元泽坛妹既涝捕蠢嘲享零启知镐梅谋艘退丽筷皿桶诵蚊慨朝禾镜牛在族缨远矣绵詹牺秸制甘撅嚼读缘兑阅祖箱总固傻愉铬炕淀涵型函猎灾驾葵卧庚港萍剁协众垂舟忱宏菩能凰歪叠仰粥似残蝴爪虱割肋肉皮它邹轮姜磐软护仕普曝尘行雅了报呈岭庚恕招懂姥买寻饵触蝶帜吠咬
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4、出方案的设计学 号：Xxx姓 名：Xxx专 业：自动化系 别：电子信息与控制工程系指导教师：XxxxXxxx二一二年六月摘 要人类对能源的需求日益增加，传统的化石能源正日趋枯竭，能源危机已展现在人类面前，太阳能因为其独特的优势而得到青睐。但因为光伏电池的输出特性受外界环境因素影响大，而且光伏发电系统的投入较大，为有效利用太阳能，需要对光伏发电系统加以有效的控制。本文着重对光伏阵列的最大功率点跟踪控制技术进行了详细的理论分析，光伏电池的主要特性和基本电路设计。首先，对光伏发电系统的构成进行了分析，光伏发电系统主要包括光伏阵列、电力电子变换器、储能系统和负载等。并介绍了DC-DC转换电路的物理作用
5、，根据光伏发电系统和电网的关系，还可以把它分为独立发电系统和并网发电系统。然后，本文对光伏电池的电气特性进行了分析，建立了光伏电池的等效模型。同时，本文对常用的最大功率点跟踪（MPPT）方法：电压回授法、功率回授法、微扰观察法进行了仔细的分析和研究，在最大功率点跟踪实现上采用了单级式系统的控制策略，并通过微扰观察法进行下一步的电路设计和程序的编写实现光伏发电最大功率点的输出。通过硬件的电路来实现，并通过仿真实验来验证它的可行性。关键词：太阳能、光伏发电、DC-DC转换电路、单级式光伏发电系统、最大功率点(MPP)、最大功率点跟踪（MPPT）、微扰观察法ABSTRACTThe energy de
6、mand is increasing day by day,the traditional fossil energy sources dried up with each passing day, the energy crisis has unfolded in front of humanity,solar energy because of its unique advantage and get the favor.But because the output characteristics of the photovoltaic battery by the external en
7、vironmental factors,and photovoltaic power generation system input is large,for the effective use of solar energy photovoltaic power generation system,the need for effective control.This paper focuses on the photovoltaic array maximum power point tracking control techniques are analyzed in detail,th
8、e photovoltaic cell main characteristics and basic circuit design.First of all,the photovoltaic power system structure is analyzed, photovoltaic power generation system includes a photovoltaic array, power electronic converter,energy storage system and load.And introduced the DC-DC conversion circui
9、t of physical role,according to the photovoltaic power generation system and power relations, also can be divided into independent power generation system and power generation system. Then,based on the photovoltaic battery electrical characteristics are analyzed, established a photovoltaic battery e
10、quivalent circuit model.At the same time, in this paper, and the maximum power point tracking (MPPT) method voltage feedback method,power feedback method, perturbation and observation method undertook careful analysis and research, and through the observation for the next step of circuit design and
11、program realization of photovoltaic maximum power point of the output of each one has his good points.Furthermore,the photovoltaic system, maximum power point tracking implementation in the single stage type control system. Through the hardware circuit, and through the simulation experiments to prov
12、e its feasibilityKEYWORDS：Solar energy、photovoltaic power generation、DC-DC conversion circuit、single stage type photovoltaic system、maximum power point (MPP)、maximumpower point tracking (MPPT)、Perturbation and observation method目 录摘 要iiABSTRACTiii目 录iv1绪论11.1人类所面临的能源问题11.2光伏发电的优势与特点11.3光伏发电系统最大功率点跟踪
13、技术的背景和意义21.4本课题的目的32光伏发电系统概述42.1光伏发电系统的原理和基本组成42.2光伏电池63光伏发电系统的最大功率点跟踪问题研究83.1光伏电池输出特性83.2光伏电池工程数学模型93.3DC-DC转换电路和DC-DC转换电路的分类114最大功率(MPPT)跟踪的设计154.1电压回授法164.2功率回授法174.3微扰观察法185电路实验系统方案设计215.1电路实验系统方案设计215.2MPPT控制系统硬件设计235.3系统软件设计256实验结果与分析26结论27致 谢29参考文献30附录 一32附录 二40附录三491 绪论1.1 人类所面临的能源问题能源是人类社会生
14、存和发展的动力源泉。然而，随着人类文明的发展日益迅速，人类对能源的需求也日益增加，传统的化石能源正日趋枯竭，能源危机已展现在人类面前。在21世纪初进行的关于世界能源储量数据的调查显示：石油可开采量为39.9年，天然气可采量61年，煤炭可采量为227年，可见化石能源的可开采量已经是屈指可数了。全球资源专家们呼吁：煤炭、石油等可贵的化石资源应该是留给子孙后代的“化工原料”，而不应该在我们这代人手中仅仅把它们作为燃料而消耗殆尽。化石能源的大量开发利用是造成地球环境污染和生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球环境和生态，已经成为一个全球性的重要问题。目前由于大量使
15、用化石能源，全世界每天产生大约1亿吨温室效应气体，这导致全球气候变暖，两极冰川融化。观测资料表明，过去100年中，全球平均气温上升了0.30.6，全球海平面平均上升了1025cm，如果不加以控制，温室效应将融化两极冰川，海平面将上升几米，人类的生活空间将受到极大威胁。另外，燃烧也会产生大量有害气体，这对人身健康造成威胁，还会造成酸雨问题。针对以上情况，开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施。从能源供应的诸多因素考虑，太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想绿色能源。 全球能源专家们认定，太阳能将成为21世纪最重要的能源之一。1.2 光伏发电的优势与特点太阳能取之不尽、用之不竭，因此作为一种可再生利用的新能源，得到了广泛的应用。太阳能发电又分为光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用光伏电池这种半导体器件吸收太阳光辐射能，使之转化成电能的直接发电形式。光伏发电是当今太阳能发电的主流。与常规发电和其它绿色发电技术相比。太阳能光伏发电有以下的优势：(1)是真正的无污染排放、不破坏环境的可持续发展的绿色能源；(2)利用的场合广泛和灵活，既可以独立于电网
