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针对局部遮阴情况下的光伏阵列特性出现多个极值点的问题,并且考虑到粒子群算法在多峰函数优化、全局寻优方面的良好性能,本文把粒子群算法应用到了光伏发电系统的最大功率跟踪控制当中,提出了基于粒子群的局部遮阴下的多峰最大功率控制算法。算法主要是针对传统的串联式结构,使用粒子群与MPPT算法相结合,解决了局部遮阴下多峰寻优的问题。 通过对光伏发电系统的阵列结构的深入分析,介绍了一种新型的独立组件并网发电结构,它不存..
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基于粒子群算法的局部遮阴光伏发电系统MPPT控制的研究
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基于粒子群算法的局部遮阴光伏发电系统m控制的研究课程名称.doc 14页
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基于粒子群算法的局部遮阴光伏发电系统m控制的研究课程名称
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基于粒子群算法的局部遮阴光伏发电系统MPPT控制的研究
课程名称：
电力系统及其自动化新技术
任课教师：
段建东（教授）
研 1117 班
电力系统及其自动化
水利水电学院
基于粒子群算法的局部遮阴光伏发电系统MPPT控制的研究
局部遮阴或光照不均等现象在各种光伏发电系统中是普遍存在的。遮阴造成的阵列失配现象以及热斑现象不仅会影响太阳能系统的功率输出，造成安全和可靠性问题，并且在局部阴影条件下光伏阵列的P-V特性出现多个极值点，使得常规的最大功率跟踪算法在这种情况下失效。克服局部遮阴对阵列输出功率影响的解决办法主要分为两个方面，一是研究具有全局搜索能力的最大功率跟踪算法，另外就是研究太阳能阵列结构的优化组合方法。目前国内外对局部遮阴下最大功率跟踪算法的研究仅限于对常规算法的一些改进或是引入复杂的计算，并且对阵列结构讨论不够深入。
针对局部遮阴情况下的光伏阵列特性出现多个极值点的问题，并且考虑到粒子群算法在多峰函数优化、全局寻优方面的良好性能，本文把粒子群算法应用到了光伏发电系统的最大功率跟踪控制当中，提出了基于粒子群的局部遮阴下的多峰最大功率控制算法。算法主要是针对传统的串联式结构，使用粒子群与MPPT算法相结合，解决了局部遮阴下多峰寻优的问题。
通过对光伏发电系统的阵列结构的深入分析，介绍了一种新型的独立组件并网发电结构，它不存在遮阴引起的光伏组件之间的不匹配损耗。每个组件具有独立的MPPT控制器，是未来最具有竞争力的光伏发电系统结构。独立组件结构需要对每个模块进行独立的最大功率控制，其本质上是一个多变量控制问题，利用粒子群算法的多变量寻优的特性，对光伏阵列的多个模块的最大功率点进行寻优，实现了光伏模块的群控。两种算法都是把粒子群算法的寻优和常规的最大功率跟踪算法的结合起来，不仅很好地克服了局部遮阴带来的问题，而且实现了两种算法优点的互补，提高了最大功率的输出总量和最大功率跟踪控制的准确性和收敛速度。
通过在Matlab／Sim1ink中对两个算法进行仿真实验，验证了算法的有效性，并且分析了两个算法在最大功率跟踪上的优略。最后，搭建了系统的硬件电路，在室外人为制造的局部遮阴情况下进行了实验，实验结果光伏模板的输出电压被稳定地控制在最大功率点的电压附近，从而证明了算法的有效性。
关键词：最大功率点跟踪，粒子群算法，光伏发电系统，局部遮阴
Partially shaded conditions are common in all kinds of PV systems．particularlVin the BIPV system．The mismatch phenomenon such as partial shade not onlv affects the power generated by solar system，but also leads to security and reliability problem，Still，under partially shaded conditions，the P．V curve of PV arrays will have the characteristics of multi-summit，which makes the maximum power point tracking very difficult to accomplish．At present，some traditional methods can not solve the above problem．Thus，the research of the MPPT control method of PV svstem under
partially shaded condition is a meaningful iob．
This paper will study the maximum power point tracking algorithm ander partially shaded condition，mainly regarding to multi．objective optimization of modular-structured PV arrays and multi—summit optim
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基于改进TLBO算法的光伏阵列MPPT与分布式拓扑结构研究
【摘要】：光伏阵列是光伏发电系统能量变换的核心。遮阴情况下，其输出呈现出多峰值特性，此时诸如扰动观察法等常见算法不能有效跟踪到最大功率点；另外，光伏电池还可能出现由于光伏失配导致的一系列问题，常规的解决方法是通过旁路二极管来保障光伏电池的安全，却降低了阵列的发电效率。因此，寻找更适合的最大功率点跟踪算法和建立新的光伏电池连接结构对提高阵列的发电效率和可靠性具有十分重要的意义。
本文在大量查阅国内外相关文献的基础上，通过引入“预习”阶段和“自习”阶段，改进了“教与学”优化算法(Modified Teaching-Learning-Based Optimization,简称MTLBO)，对比分析表明，新算法在收敛速度方面有明显提高，全局寻优能力亦有所增强。将其应用于遮阴情况下光伏发电系统，可准确找到全局最大功率点。此外，设计了一种基于微型DC/DC优化器的分布式光伏阵列拓扑结构，该结构为每块光伏电池配备一个由Boost电路构成的优化器，取代常规的反向二极管，实现面板级的最大功率点跟踪；对比实验表明，该拓扑结构可以有效降低遮阴光伏电池对支路其它电池的影响，在各种遮阴条件下显著提升系统的发电效率并保障光伏阵列的安全。
在仔细分析光伏电池电气特性的基础上建立了SIMULINK仿真模型。搭建采用MTLBO算法进行最大功率点跟踪的分布式独立光伏发电系统仿真模型，进行动态遮阴实验，验证了本文所提出的算法和拓扑结构的可行性和有效性。
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TM615
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