摘 要

当前随着社会经济的迅猛发展，资源匮乏和环境之间的矛盾也日趋尖锐，研发出一种可以循环利用的能源已经成为当前的重点议题。太阳能光伏发电技术产业不仅是世界重要的能源供应来源，而且具有巨大的发展潜力，可以作为未来的主要能源。本文以太阳能发电系统为研究对象，以太阳能发电的最大功率为主要目标，对光伏发电系统进行了仿真和分析。

光生伏特效应是光伏系统的本质属性，结合光伏发电系统的组成，采用Matlab/Simulink软件建立仿真模型，对于当前光伏系统的理论研究和实践操作方面都奠定了坚实的基础。

光伏阵列从其本质而言是一种电源，一般情况下都需要通过特定的电子元件将电流进行转换才能输入到电网之中。光伏阵列具有伏安属性，但是一定要通过功率的转换之后才能实现最理想的效果。与此同时，光伏发电系统也需要进行合理化的控制，从而保证光伏阵列的输出数值控制在合理的范围之内并且具有良好的转换效率。

对于最大功率点跟踪的控制，主要就是结合光伏阵列的本质属性和相关策略以此来实现最大功率的情况下进行工作，从而实现太阳能资源的合理利用。现阶段，对于最大功率点跟踪的控制算法众多。本文以扰动观测法为例。分析MPPT控制算法。

关键词：太阳能；MPPT；Matlab；扰动观测法

Abstract

With the rapid development of the social economy, the contradiction between the lack of resources and the environment has become increasingly acute. The development of a renewable energy source has become a key issue at present. The solar photovoltaic power generation technology industry is not only an important energy supply source in the world, but also has great potential for development and can be used as the main energy source in the future. This paper takes the solar power system as the research object, takes the maximum power of solar power generation as the main goal, and simulates and analyzes the photovoltaic power generation system.

Photovoltaic effect is the essential property of photovoltaic system. Combining with the composition of photovoltaic power generation system, using Matlab/Simulink software to establish a simulation model lays a solid foundation for the theoretical research and practical operation of current photovoltaic system.

Photovoltaic arrays are essentially a type of power supply. In general, they require a specific electronic component to convert the current into the grid. Photovoltaic arrays have volt-ampere properties, but they must be converted by power to achieve the best results. At the same time, the photovoltaic power generation system also needs to be controlled rationally so as to ensure that the output value of the photovoltaic array is controlled within a reasonable range and has a good conversion efficiency.

For the control of the maximum power point tracking, the main work is to combine the essential attributes of the PV array and related strategies to achieve maximum power, so as to achieve a rational use of solar energy resources. At this stage, there are numerous control algorithms for maximum power point tracking. This article uses the disturbance observation method as an example. Analyze the MPPT control algorithm.

Key Words: Solar energy；MPPT；Matlab；Perturbation and observation method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 能源危机 1

1.1.2 太阳能的开发和利用 2

1.2 太阳能光伏发电的广阔前景 3

1.2.1 国外光伏发电产业的发展 3

1.2.2 国内光伏发电产业的发展 4

1.3 本文主要研究内容 5

第2章 光伏发电系统概述 7

2.1 光生伏特效应 7

2.2 光伏发电系统的组成 8

2.3 光伏电池与光伏阵列 8

2.4 最大功率控制器 11

2.4.1 最大功率点跟踪技术 11

2.4.2 MPPT定电压跟踪算法 13

2.4.3 MPPT扰动观测算法 13

2.5 电力电子变换装置 16

2.5.1 斩波器控制 16

2.5.2 电压外环控制 17

2.5.3 锁相环控制 18

2.5.4 电流内环控制 19

2.6 并网控制器 20

第3章 光伏系统的建模与仿真 21

第4章 总结与展望 26

4.1总结 26

4.2展望 26

致 谢 28

参考文献 29

附录A 30

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 能源危机

不可再生能源的短缺和环境问题的日益恶化已经成为全世界各国共同关注的问题。所谓能源就是能够促进物质运动或者进行转换的一种能量。当前世界经济的迅猛发展以及工业化水平的提升都和石油、煤炭、天然气等能源的普遍运用密不可分，但是，在本世纪初期，上述一些能源也面临着枯竭的局面。根据相关调查资料显示，当前可以供人类利用的化石能源不足1510吨，根据当前人类对于化石资源的开采速度来看，这些资源将在21世纪中期面临彻底枯竭的局面。根据官方调查资料显示，当前天然气的储量在131800~153900兆立方米左右。每年的产量大概在2300万亿立方米左右，根据当前的速度来看，天然气最多只能够人类利用65年，对于煤炭资源同样如此，结合当前煤炭资源的储量以及开采速度来看，仅能让人类利用170年。每年铀的产量为6万吨，结合世界能源委员会的预测结果来看，在2030年左右，铀的剂量也将面临枯竭的局面。在本世纪中期，如果核聚变无法实现，那么化石资源和一些能源的供应链断裂将会给整个世界带来巨大的危机，这对于市场经济的平衡以及国际形势的转变都会产生不可预知的后果。实际上，在早期中东和非洲地区的一些战争都是由于能源分配问题所引起的。后期，这种军事冲突可能还会更加激烈和频繁；在国内，由于能源生产基地的工人下岗，可能会出现许多新的矛盾和冲突。简而言之，能源危机迟早会爆发，而它造成的不良后果将是不可挽回的。