独立光伏发电系统及其MPPT的研究.pdf

南京航空航天大学

硕士学位论文

独立光伏发电系统及其MPPT的研究

姓名：王厦楠

申请学位级别：硕士

专业：交通信息工程及控制

指导教师：周洁敏

20080201
南京航空航天大学硕士学位论文

摘要

光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充，更具备成为未来主要能源来源
的潜力。本论文以太阳能发电系统为研究对象，以最大限度利用太阳能为主要目标，开展
了太阳能独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制的理论和仿真研究。
光伏阵列输出特性是光伏发电系统研究中的最基本问题。本文在光伏阵列输出特性方
程的基础上，运用Matlab/Simulink建立基于M函数的光伏阵列仿真模型，克服了单纯用
Simulink元件库建立光伏阵列模型过程复杂的缺点，为实现系统仿真、指导理论研究和系
统设计提供了基础保证。
最大功率点跟踪(MPPT)方法是光伏发电系统中提高系统效率的重要手段。本文在介绍
光伏阵列输出特性及其仿真模型的基础上提出了最大功率点跟踪的方法和原理并介绍常
见MPPT方法。建立了以Boost电路为核心实现独立光伏发电系统MPPT的仿真模型，利
用该模型不需要精确的内部电路特性和相关参数，就可以实时模拟光伏阵列及其MPPT的
实现。在此基础上，针对固定步长干扰观察法存在的问题，提出了一种改进的自适应变步
长干扰观察MPPT方法。并对此算法运用Matlab/Simulink进行仿真。仿真结果表明：这种
改进的变步长干扰观察MPPT方法能够稳定、高效地跟踪光伏阵列最大功率点；同时，在
日照强度、环境温度等系统参数扰动的情况下，能快速寻找新的工作点，保持系统稳定，
表现出很好的动态特性。在光伏发电系统的设计中，具有重要的理论意义和实用价值。

关键词：太阳能，光伏阵列，MPPT，MATLAB仿真,Boost

i
独立光伏发电系统及其MPPT的研究

Abstract

Withthedevelopmentofphotovoltaic(PV)technologies,applicationsofphotovoltaichave
grownrapidly,indicatingthatthephotovoltaicareattractivetoproduceenvironmentallybenign
electricityfordiversifiedpurposes.Inordertomaximizetheuseofsolarenergy,thisthesis
focusesonthePVpowergenerationsystems,whichincludesmodelingofPVsystems,
maximumpowerpointtracking(MPPT)methodsforPVarrays.
ThemodelingofPVarraysisthebaseofresearchonPVsystems.Thisthesispresents
simulationmodelofPVarraysbasedontheoutputcharacteristicsformulas.Itcanbedirectly
appliedincircuitsimulationandsystemanalysis.
MaximumPowerPointTracking(MPPT)methodisanimportantmeanstoimprovethe
systemefficiencyofPVpowergenerationsystem.MPPTtheoryandvariousMPPTalgorithms
areintroducedintheliterature.Furthermore,thisarticleanalyzestheprincipleofboostcircuit
andimpedancetransformationcharacteristicinstand-alonePVsystemwithMPPTtechnology
applications.ThesimulationstudyofboostcircuitappliedintheMPPTiscompletedbasedon
Simulinksimulationmodel.Basedonthoseresearches,thisthesisproposesanovel
implementationofanadaptivedutycycleP&Oalgorithmthatcanreducethemaindrawbacks
commonlyrelatedtothetraditionalP&Omethod,atthesametime,thesimulationresultsverify
thatth