本科毕业设计论文基于MPPT控制的独立光伏发电系统设计摘要随着时代的发展，人类对能源的需求越来越多，新能源开发是解决能源问题的根本途径，而太阳能光伏发电正是新能源和可再生能源的重要组成部分。
本文主要研究独立光伏发电系统，它有着相当广泛的应用。
独立光伏系统主要包括了光伏电池、蓄电池组、充电器和逆变器四个组成部分，本文对独立光伏系统中的最大功率点跟踪进行深入研究。
本文利用光伏电池的数学模型和等效电路，在MATLAB/Simulink中建立了光伏电池的仿真模型，得到了与实际光伏电池输出特性一致的仿真曲线，为进一步研究最大功率点跟踪打下了基础。
最大功率点跟踪的方法有很多，但是应用最为广泛的是扰动观察法和电导增量法，本文对自适应占空比干扰法进行了详细的分析，给出了算法设计，并建立了光伏电池的仿真模型对算法进行了仿真，仿真结果验证了算法设计的正确。
关键词：独立光伏系统，光伏电池，最大功率点跟踪The Design of Independent Photovoltaic Power Generation System Based on MPPT ControlABSTRACTWith the development of economics and technology, more and more energy is required. Researching and developing new energy is the radical method to resolve the energy problem, and the solar energy is the important composing of the new energy and the renewable energy.Research on the stand-alone photovoltaic system is the main content of this thesis. There is very comprehensive application for the stand-alone photovoltaic system. The stand-alone photovoltaic system is composed of the solar cell, storage battery, charger and inverter. Several key techniques, for instance , the MPPT(Maximum Power Point Tracking) are deeply studied in this thesis. Base on the mathematical model and the equivalent circuit, the solar cell simulation model in MATLAB/Simulink is built in order to research the MPPT, and the curve which is in accordance with the actual solar cell is attained. This work built the base for the further research on MPPT. There are many methods for MPPT, but the P&O(Perturb and Observe) method and the C.I. (Conductance incremental) method are applied most extensively, and these two methods are analyzed in detail. The algorithmic designs of the P&O method and the C.I. method are given in this thesis, and the algorithmic designs are simulated with the model of the solar cell in MATLAB/Simulink, and the result of simulation validated the correctness of the design of the two algorithms. Besides, take the P&O for instance, the factors which can affect the quality of the MPPT are discussed.KEY WORDS:Stand-alone photovoltaic system,Solar cell,MPPT目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 发展光伏发电的意义 (2)1.1.1 保护气候和改善环境 (2)1.1.2 节省空间 (3)1.1.3 增加就业 (3)1.1.4 提供农村电力 (3)1.1.5 中国的特殊需求 (4)1.2 国内外光伏产业的发展及趋势 (4)1.2.1 世界光伏产业发展的现状和趋势 (4)1.2.2 国内光伏产业发展现状和趋势 (5)第2章光伏发电系统 (6)2.1 光伏发电系统的基本组成 (6)2.2 带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成 (6)第3章光伏阵列特性及其仿真模型的研究 (8)3.1 光伏电池的工作原理 (8)3.2 光伏电池等效电路分析 (9)3.3 光伏阵列的Simulink模型 (12)第4章光伏阵列最大功率点跟踪算法的研究 (18)4.1 光伏系统最大功率跟踪的原理 (18)4.2 最大功率跟踪点方法概述 (19)4.3 DC/DC变换电路实现MPPT的原理 (27)4.3.1 Boost变换电路 (28)4.3.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型 (30)4.4 自适应占空比干扰观察法 (35)4.4.1 占空比干扰观察法的提出 (35)4.4.2 自适应控制技术介绍 (36)4.4.3 基于自适应控制思想的MPPT方法 (36)4.4.4 光伏阵列MPPT仿真模型的建立 (39)4.4.5 仿真结果与分析 (40)结论 (43)谢辞 (45)参考文献 (46)外文资料翻译 (49)前言长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。
我们地球所接受到的太阳能，虽只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，但是这些能量相当于全球所需总能量的3—4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。
太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”和全球性气候变化，也不会造成环境污染。
特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。
从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。
电能是目前使用最广泛的能源利用形式，光电转换在太阳能的引用领域中占有重要的地位，太阳能电池就是一种经由太阳光照射后，把光的能量转换成电能的能量转换元件。
有人称之为光伏电池光伏系统。
目前的主要问题是电池的转换效率低且价格昂贵，因此，如何在现有的光电元件转换技术的基础上，进一步提高太阳电池的转换效率，充分利用光伏阵列所转换的能量，一直是光伏系统研究的重要方向。
本课题从太阳能电池的光伏特性出发，对于如何提高太阳能电池的能量转换效率，进行了有益的探讨。
第1章绪论1.1 发展光伏发电的意义太阳能作为一种可持续利用的洁净能源，有着巨大的开发应用潜力。
人类赖以生存的自然资源几乎全部转换自太阳能，人类利用太阳能的历史更是可以追溯到人类的起源时代。
太阳能是人类得以生存和发展的最基础的能源形式，从现代科技的发展来看，太阳能开发利用技术的进步有可能决定着人类未来的生活方式。
目前，虽然太阳能光伏发电成本较高，但是从长远来看，随着技术的进步，以及其它能源利用形式的逐渐饱和，太阳能可能在2030之后成为主流能源利用形式，有着不可估量的发展潜力。
光伏发电着有许多特殊优势，尤其是它可以为边远地区、特殊场合供电。
考虑到光伏发电的附加价值，它的综合经济效益大大提升，因此不能单纯与传统发电模式去比较单位发电成本。
光伏发电可以降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进农村尤其是边远农村的发展。
总之，发展光伏发电在经济、社会和环境保护等方面都有着积极的意义，下面来具体讨论光伏发电的发展意义。
1.1.1 保护气候和改善环境太阳能光伏发电最重要的特征是在发电过程中只排放很少的CO2，而CO2作为最主要的温室气体，导致气候变化的罪魁祸首。
同时，电池板可循环使用，系统材料可再利用，光伏的能源投入可进一步降低。
如果广泛使用光伏发电技术，可以为减缓气候变暖做出贡献。
我国能源消费占世界的10%以上，同时我国一次能源消费中，煤占到70%左右，比世界平均水平高出40多个百分点。
燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%~80%，二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。
目前，环境质量的总体水平还在不断恶化，世界十大污染城市我国一直占多数。
环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。
世界银行估计2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13％。
而光伏发电不产生传统发电技（例如燃煤发电）带来的污染物排放和安全问题，没有废气或噪音污染。
系统报废后也很少有环境污染的遗留问题[1,2]。
1.1.2 节省空间光伏发电是一种简单的低风险技术，几乎可以安装在任何有光的地方。
这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。
在运行中，这个系统还可以降低建筑的受热，增加通风。
光伏电池板还可以作为隔声板装在公路两侧。
光伏发电在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。
1.1.3 增加就业光伏发电可以提供大量的就业机会。
安装阶段创造大量的就业机会（安装工人、零售商和服务工程师），促进地方经济发展。
根据欧洲光伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品大约产生10个就业机会，安装每兆瓦光伏系统创造大约33个就业机会。
批发和间接供应可提供3~4个就业岗位，研究领域提供1~2个就业机会。
整个产业链中，每兆瓦的生产、安装和使用，可提供50个就业机会。
在未来几十年，随着规模的扩大，自动设备的使用，这些数据会有所降低。