光伏发电的MATLAB仿真word版本.docx
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光伏发电的MATLAB仿真word版本
光伏发电的MATLAB仿真
一、实验过程记录
1.画出实验接线图
图1实验接线图
图2光伏电池板图3实验接线实物图
2.实验过程记录与分析
(1)给出实验的详细步骤
实验前根据指导书要求完成预习报告
按预习报告设计的实习步骤,利用MATLAB建立光伏数学模型,如下图4所示。
图4光伏电池模型
其中PVArray模块里子模块如下图5所示。
图5PVArray模型
其中Iph,Uoc,Io,Vt子模块如下图6-9所示。
图6Iph子模块
图7Uoc子模块
图8Io子模块
图9Vt子模块
在光伏电池建模的基础上,输入实际光伏电池参数值,研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线,并得出结论。
设计光伏电池测试平台,在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值,对实测数据进行处理并加以分析,记录实际光伏电池的I-V、P-V特性曲线,与仿真结果进行对比,得出有意义的结论。
确定电力变换电路拓扑结构,设计电路中的相关参数值,通过MATLAB搭建电路并仿真分析,搭建电路如图10所示。
图10离网型光伏发电系统
确定系统MPPT控制策略,建立MPPT模块仿真模型,并仿真分析。
系统联调,调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值,仿真并分析最大功率跟踪控制效果。
(2)记录实验数据
表1当T=290K时S=1305W/
时的测试数据
I(A)
0
1.03
1.25
2.65
3.79
5.97
6.28
7.86
7.98
U(V)
27.3
26.2
26
25
24
21.5
16
1.1
0
P(W)
0
26.986
32.5
66.25
90.96
128.35
100.48
8.646
0
表2当T=287K时S=1305W/
时的测试数据
I(A)
0
1
1.5
2.6
3.93
6.0
6.68
8.04
8.12
U(V)
27.6
26.2
25.8
25.1
23.9
21.6
20.5
1
0
P(W)
0
26.2
38.7
65.26
93.93
129.6
136.94
8.04
0
表3当T=287K时S=1278W/
时的测试数据
I(A)
0
1.04
1.49
2.25
3.66
6.06
6.73
7.9
8.06
U(V)
26.8
26.2
26
25.4
24.3
21.9
13.4
0.5
0
P(W)
0
27.248
38.74
57.15
88.94
132.71
90.18
3.95
0
二、实验结果处理与分析
1.实验数据的整理和选择
使用MATLAB软件其中的simulink工具进行模型的搭建。
再对其进行仿真,得到仿真曲线。
使用Excel表格输入实验所测得U、I、P,在对其自动生成I-V,P-V曲线。
2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线;
图11I-V曲线图12P-V曲线
当T=290K时S=1305W/
时的测拟合曲线
图13I-V曲线图14P-V曲线
当T=287K时S=1305W/
时的拟合曲线
图15I-V曲线图16P-V曲线
当T=287K时S=1278W/
时的拟合曲线
3.所得实验数值和预习所得理论值比较,进行实验结果的误差分析
所得实验数值和预习所得理论值比较,仿真波形开路电压均比实验所得的开路电压大,仿真波形最大功率也比实验所得最大功率大,所取得最大功率值对应的电压值也是仿真时比实验时的大,造成这个现象的原因有以下几点:
(1)由于天气原因,真实测试环境的光照强度有些不稳定,前后变化幅度明显,这也导致了一部分的误差。
(2)太阳的角度以及方向一直在改变,这导致光伏电池板接收到的光照一直在改变。
实际上,光伏电池板所接受的光照强度是一直在变化的,光照不稳定也是产生误差的原因之一。
(3)光伏电池板放置在开阔环境内,可能有灰尘落在板面上,可能造成热斑效应。
4.实验波形的描述和分析,对照实验现象分析结果的物理、工程意义,得出有意义结论。
由上述所得I-V,P-V曲线可知:
其它条件一定时,光伏电池周围环境温度的升高将使光伏电池的开路电压下降,短路电流轻微增加,从而导致光伏电池的输出功率下降。
光伏电池的温度特性一般用光伏电池的温度系数表示,温度系数小,说明光伏电池的输出随温度变化的越缓慢。
其它条件一定时,光伏电池表面光照强度的增加将使光伏电池的短路电流增加,开路电压也略微增加,从而导致光伏电池输出功率增加。
5.仿真实验处理仿真产生的数据与曲线波形
将光伏阵列输入光强从1000W/m2经过0.5s后使其变为500W,光伏阵列输出功率如图17所示。
图17改变光强光伏阵列输出波形
将光伏阵列输入温度从25℃经过0.5s后使其变为15℃光伏阵列输出功率如图18所示。
图18改变温度光伏阵列输出波形
通过波形我们看出在周围环境发生改变时,设计的L、C参数不是很理想,这些参数的使用范围不是很广泛,需要继续调节参数。
通过调节参数后,我们得到了比较理想的输入波形、输出波形。
如图19到图20所示。
图19输入波形
图20输出波形
6.对实验过程中遇到的问题和错误进行分析
(1)实验测量时,万用表量程选择错误,致使实验数据不精确。
(2)仿真时,选择L,C错误,致使波形错误。
(3)光伏电池板参数设置错误,致使波形完全出错。
三、实验心得体会
通过本次课程设计,使我收获颇多,使自己学到了许多东西且认识到了自己的不足。
在本次实验中也遇到了许多问题,如:
在做实物实验中,由于万用表的量程选择错误,致使数据不精确,经自己的分析与检查,解决这个问题后,得到了较为准确的数据。
在做仿真实验中,使得波形波动较大,在自己查阅资料后,加了一个滤波电路,使得波形较为理想。
在本次课程设计中,我掌握了光伏电池的工作原理,boost电路的工作原理,simulink的使用和最大功率追踪MTTP的工作原理和工作方法。
让我对所学习的boost电路有了更加深入的了解,对课堂上所讲的PWM波的调制也有了进一步的了解,将之前课堂中有些不太明了的知识进行了梳理和补充。
通过本次课程设计让我学到了许多人生的道理,学会了如何去提取信息,如何自主学习和解决问题的思路与方法,也让我明白了团队协作的重要性。
我认为本次课程非常成功,建议学校以后可以更多地开展像这种类型的课程设计,让我们的知识更加巩固,锻炼我们的能力。
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