光伏电池simulink仿真-毕设.docx

太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，受到人们越来越多的重视。光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。由目前光伏电池板的价格比较高，转换效率比较低，为r降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，从建仿照真方面对具有最大功率点跟踪的限制器进行r探讨，提出了一种新的最大功率点跟踪方案。本文主要任务如下：首先，本文介绍了论文的相关探讨背景、选网意义、以及论文的I=要工作。其次，分析太阳能电池板的工作原理，利用MAT1.ABsEu1.ink模块对不同环境及不同日照强度卜的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。再次，介绍并分析了最大功率点跟踪原理,以及常用的几种跟踪方法。介绍了三种常用的DC/DC变换器的工作原理。紧接着，对干扰视察法和电导增量法进行了建模和仿真，针对电导增用法提出了一种适合车用的改进方案.仿真结果表明新的方案在肯定条件下可以显著减小最大功率跟踪系统响应时间。而后，用CATIA软件对第代太阳能车进行了设计,建立了蓄电池驱动电机和蓄电池充电系统电路.最终，针对充电系统的电流、电压开发了一个简洁的检测分析软件。关键词：太阳能：坡大功率跟踪：MATSB仿真；1X7DC变换器AbstractSo1.ai-powerisanewgreenpower,itisregardedasc1.ean,po1.1.ution-free,andinexhaustib1.e.Photovo1.taicconversionisaneI1.ectivewaytouseso1.arpower.Becausethepriceofphotovo1.taicce1.1.isexpensiveandconversionefficiencyis1.owpresent1.y,theMaximumPowerPointTrackingisabso1.ute1.ynecessary1.inordertodecreasesystemcostandincreaseefficiency.Aimsathowtoincreasetheefficiencyofconversionforthephotovo1.taicenergysystem,thispaperresearchestheso1.arcontro1.1.erwithmaximumpowerPoim(racking(MPPT)andpresentsanove1.MPPTmCIhOdfromthesimu1.ation.Themainworkofthispaperisasfo1.1.ows:First,introducesthebackground,significance,work.Second,ana1.yzingtheprincip1.eoftheso1.arpane1.andusingtheMT1.ABsoftwaretobui1.dthesimu1.ationoftheoutputcharacteristicfortheso1.arce1.1.underdifferentIcmpcratiircandiso1.ation.Third,introducestheMPPTprincip1.e,monMPPTmethodsandfindouttheiradvantageanddisadvantage.Thenana1.ysisthreeDC/DCconverters'princip1.es.Forth,usingtheMAT1.ABsoftwaresimu1.inktoo1.boxtobui1.dthesimu1.ationofhePerturbationAndObservationmethod.Incrementa1.ConductancemethodandimprovedtheIncrementa1.Conductancemethod.Theresu1.tofthesimu1.ationdemonstratesthatthenewstrategycanreducetherespondingtimeofthesystem.Fifth,usingtheCATIAsoftwaretobui1.dthefirstgenerationso1.arcar3Dmode1.Thenbui1.dthecircuitoftheMPPTsystem.1.ast,writeaprogramtoana1.ysisthecurrentandvo1.tageofthesystem.Keywords：So1.arEnergy;MPPT;MAT1.ABSimu1.ation;DeDCConvener第1章绪论11.1 课题背景11.2 光伏产业的发呈现状21.2.1 国外光伏产业发呈现状21.2.3 国内光伏产业发呈现状31.2.4 太阳能车发呈现状41.3 本课题的意义61.4 本文主要内容7第2章光伏电池特性及其仿真模型的建立82. 1光伏电池的工作原理82.2光伏电池等效电路92.3光伏电池仿真模型的建立102 .3.1工程用光伏电池的数学模型103 .3.2光伏电池的SimUIink模型122.4本章小结16第3章光伏发电系统最大功率点跟踪系统的探讨173. 1最大功率点跟踪的概念173. 2最大功率点跟踪的原理183. 3常用最大功率跟踪限制算法193. 3.1恒定电压法193. 3.2干扰视察法203. 3.3电导增量法213.4 DC/DC电路实现光伏电池最大功率点跟踪原理233.5 典型DC/DC变换电路243. 5.1降压式变换器（BUCk）244. 5.2升压式变换器（BooSt）275. 5.3升降压式变换器（BUCk-BOOSt）303. 6最大功率跟踪限制算法Simu1.ink仿真分析323. 6.1降压式变换器建模323. 6.2干扰占空比的最大功率跟踪算法343. 6.3干扰视察法363. 6.4电导增量法393.7车用光伏电池最大功率跟踪仿真与分析413. 7.1车用最大功率跟踪方案423. 7.2车用最大功率跟踪方案仿真分析433. 8本章小结46第4章第一代太阳能原型车制作464. 1车辆系统原理图465. 2原型车CATIA建模476. 3电池驱动直流电机电路设计486.1.1 单片机的选择486.1.2 直流电动机脉宽调速(PWM)系统设计494.4最大功率跟踪电路设计524.4.1主回路实现524.4.2驱动电路534.4.3检测电路534.4.4与计算机通讯电路544.4.5电源电路544.4.6光伏发电系统主要电路原理图55第5章光伏电池电流、电压检测分析软件565.1VAT1.AB软件编程565.2光伏电池电流、电压检测分析软件575.3本聿小结57结论致谢参考文献第1章绪论1.1 课题背景能源，是人类赖以生存根本，其中化石能源作为目前全球消耗的最主要能源，不仅给地球环境带来了严峻的破坏，而且正在一每天走向枯竭。据中国科学院院士、中国科学院能源探讨委员会副主任严陆光探讨表明：地球在数十万年积聚下来的石油、煤炭、自然气等化石能源，大约可供人类运用300年。依据现在探明的储量和消耗水平计兜，石油可用30至50年，自然气可用60至80年，煤炭可用时间长一些，大约100至200年。总体上化石能源大约还可供人类运用100年左右。化石能源终会耗尽，价格长期上涨的趋势不行变更。能源市场始终是一个充溢政治纠葛,国家利益斗争的地方。不论是2002年以来的石油价格高涨，还是2008年的石油价格暴跌，一个无法回避的现实是地球上的化石能源储量是有限的。有限的传统能源是无法支撑人类长期的经济发展要求。化石能源的价格短期内可能有涨有跌，但从长期来看，上升之势不行逆转。找寻人类合适的新能源是人类许久发展的必要条件。与其他新能源相比，太阳能或许是真正的最终解决方案。从可用总员上来看，水能、风能、潮汐能都太小，不能满意人类需求。核能尽管具有肯定的发展空间，但是平安问题总是相伴左右。地热能从理论上看也具有潜力，但是如何利用是一个大大难题.所以，太阳能是人类所知，目前己经可以利用的，清洁平安的，能够解决人类将来须要的唯一能源选择。总之，随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严竣，能源和环境成为二十一世纪人类所面临的重大基本问题，清洁的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。近二、三十年来，太阳能光伏(Photovo1.taic,PV)发电技术得到了持续的发展，光伏发电已经成为利用太阳能的主要方式之一。开展太阳能光伏发电系统的探讨，对于缓解能源和环境问题，开拓广袤的光伏发电市场和驾驭相关领域的先进技术，具有蓝大的理论和现实意义。1.2 光伏产业的发呈现状国外光伏产业发呈现状在能源危机和全球气候变暧的压力下，可再生能源越来越受到镌、美、日等国政府的关注，并相继提出了光伏发电的“光伏屋顶安排”、“新阳光安排”等，在政府的政策、法规和行动安排推动下，全球光伏产业以一个朝阳产业的面貌高速成长。在过去的15年中,全球光伏产业以25%的年均增长率成长。2003年以来欧洲光伏市场的快速起动，使得2004年、2005年市场曾经一度出现供不应求的局面。随后各大厂商纷纷加大产能，尽管原料惊慌，2006年世界光伏电池产量仍旧达到25（HMW,比2005年增加了42.2%.2000-2006年全球光伏系统安装量年均复合增长速度高达49.1%,2006年全年新增光伏系统安装容量达到1870.4MW.比2005年增长35%.多年以来德国始终是全球最大的光伏市场，在德国光伏屋顶安排示范的影晌F.西班牙、意大利、葡萄牙、挪威等国纷纷效仿，这些国家的市场已经兴起,其中西班牙的增长率超过200%；在亚洲，日本和韩国的安装量2007年也迅猛增加；在美国，2006年通过的加利福尼亚州“百万太阳能屋顶安排”进一步剌激了美国的市场需求。随着太阳能产业的快速发展，太阳能组件价格不断下降，但仍旧较高，国际市场价格在1980年为21.83美元每峰瓦，1990、2005年分别为6.07,2.70美元每峰瓦。值得指出的是，新型的薄膜太阳能电池由于用硅量只有硅片电池的1/100左右（有的不用硅材料,如CIGS（铜钢镶硒），CdTe（硫化镉）薄膜电池）加工工艺简化，可以大大缩短能量返还时间，提高能量再生比。如美国Nanoso1.ar公司开发的卷筒印刷C1.GS薄膜电池技术，预料的能量返还时间仅为2个月。其年产能为430VW的薄膜电池工厂将于明年投产。国内光伏产业发呈现状中国于1958年起先探讨太阳能电池，于1971年首次胜利应用于东方红二号卫星上，并于1973年起先用于地面。中国的光伏工业在20世纪80年头以前尚处T雏形，光伏能电池的年产证始终徘徊在IOkW以下，价格也很昂贵。但随着我国经济发展，党和政府起先越来越重视太阳能光伏发电的开发。胡锦涛同志在对“关于支持我国太阳能自主创新关键技术的建议”报告的重要批示中指出：“太阳能是重要可再生能源之一，推动科技创新，解决太阳能发电高成本问题是大规模开发利用太阳能的关键，自2002年起我国太阳电池制造业高速发展，年均增长率达180%o据不完全统计，全国光伏产品生产企业逾500家。2006年我国光伏电池的产ft369.5MW,同比增长145.0%,产属超过美国居全球第述t,占全球产信的14.8全