【正文】 acteristics of PV cell and establishes simulation model, and also analyses monly used MPPT methods, such as Incremental Conductance method、 Pamp。O）進(jìn)行了簡(jiǎn)要 的分析， 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 并提出了改進(jìn)的方法：通過模糊控制實(shí)現(xiàn)占空比 跟蹤的方法。但是因?yàn)?廣泛發(fā)電的核心 光伏電池受外界環(huán)境因素影響 較大，其次 ，光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率 普遍較 低且價(jià)格昂貴， 再者光伏發(fā)電系統(tǒng)的前 期投入較大，為 了提 高太陽能的普及面 ，提高效率減少材料所造成的污染問題， 必須 對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)加以有效的控制。本論 文著重對(duì)光伏陣列 常用的幾種 的最大 功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要 的理論分析， 并 建立了 MATLAB 仿真模型， 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 比較 相應(yīng)的控制策略 的優(yōu)缺點(diǎn) 。 總結(jié)這些方法各自 優(yōu)缺 點(diǎn) ，在實(shí)際應(yīng)用中 應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境選擇合適的跟蹤方法 。O method. And then presents three improved methods: Open Circuit method、 Optimal Gradient method、 ThreePoint Weight Comparison method. These methods each has his strong point and can be used in different field. Secondly, this paper analyses the posing of the PV system. It is posed by PV array、 power electronics converters、 power storage system and loads. Keywords: Photo voltaic cell； MPPT； Pamp。 1． 4 實(shí)現(xiàn)的方法及預(yù)期目標(biāo) ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。有專家 曾 預(yù)言 21 世紀(jì)將是能源戰(zhàn)爭(zhēng)的年代，隨著化石能源 （石油，煤炭） 的逐步消耗，能源危機(jī)已展現(xiàn)在 全 人類面前，太陽能作為一種巨量的可再生能源，開發(fā)和利用豐富的太陽能可以緩解目前的能源危機(jī)。 光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤研究的 背景及其發(fā)展現(xiàn)狀 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問題日益嚴(yán)重，越來越多的國家關(guān)注新能源的利用，隨著常規(guī)能源（石油，煤炭）的消耗量日益增大，生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，迫使世界各國必須尋找一種新型的可持續(xù)利用能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源 [6]。 這就是本文的出發(fā)點(diǎn)。本文以獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用 MATLAB 為工具。具體步驟如下： （ 1）建立太陽能電池物理模型，分析計(jì)算電特性。 論文的主要內(nèi)容及安排如下： 第一章 本章在廣泛閱讀當(dāng)前太陽能最新技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上 介紹太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀、前景以及目前制約太陽能普及的因素，簡(jiǎn)要介紹本文的研究的背景，目的，方法以及預(yù)期的目標(biāo)。通過改變溫度，光強(qiáng)的外界因素模擬仿真其輸出的變化，得到影響其工作的最主要因素。另外還 介紹了 一種改進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法 自適應(yīng)占空比模糊控制 法 ， 簡(jiǎn)述了改進(jìn)的依據(jù)，方法，優(yōu)點(diǎn)。 4 第二章 光伏電池特性的研究 作為能 直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光伏電池越來越受到人們的重視， 其在光伏發(fā)電系統(tǒng)中占有重要地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ，光伏電池的 種類 已 相當(dāng)繁多 ， 但 無論采用何種材料生產(chǎn)光伏電池， 它們的共同特點(diǎn) 是 ：材料的禁帶不能太寬；要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率；材料本身對(duì)環(huán)境不造成 巨大的污染；材料適合大規(guī)模的 生產(chǎn)， 最重要的是要有較強(qiáng)的穩(wěn)定性 [4]。 PN 結(jié)簡(jiǎn)介 當(dāng)今社會(huì)多數(shù)電子產(chǎn)品都是由介于導(dǎo)體和絕緣體之間的半導(dǎo)體材料制成，首先我們有必要介紹一下半導(dǎo)體材料及 PN結(jié)的基本原理 。這種載流子在勢(shì)壘電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)成為漂移運(yùn)動(dòng)。 光伏電池的工作原理 光伏電池的基本原理就是利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng) 。 圖 根據(jù)基爾霍夫電流定律 可得光伏電池的輸出特性方程： { e x p [ / ( ) ] 1 } ( ) /L G d s hL G s s s hI I I I RI I o s q A K T V I R V I R R????? ? ? ? ? （ 21） 3[ / ] e xp[ / ( 1 / 1 / ) ]GOI os I or T Tr qE B K Tr T?? （ 22） [ 1 ( 2 9 8 ) ] / 1 0 0 0L G S C RI I K T ?? ? ? （ 23） 其中公式中的參量 代表的具體意義 詳見表 。 K K 波爾茲曼常數(shù) J/176。 K λ 日照強(qiáng)調(diào) W/m178。 而 電池串聯(lián)組合 的特點(diǎn)是 可以提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最高輸出直 流電壓 因此， 合理的 對(duì)電池串、并聯(lián)交替組合可以得到期望的直流電 壓 或電 流 。 C） 開路電壓溫度系數(shù) （ V/176。它由 36個(gè)單結(jié)晶矽光伏電池串聯(lián)而成， ， 根據(jù)公式（ 25），得到該 型號(hào) 光伏電池模組的輸出特性方程： 1 ( 2 )1[1 ( 1 ) ]C V o cVSCI I C e? ? ? （ 26） 考慮溫度和太陽輻射影響時(shí)： 2( ) /( )1[ 1 ( 1 )OCV D V C VscI I C e D I?? ? ? ? （ 27） 其中： 8 r e f r e f S CR/ R D T +( R/ R ) IDI ?? ? ? ? （ 27） SDV DT R DI??? ? ? ? （ 27） refDT T T?? （ 210） 得到上式 后 用 SIMULINK對(duì)該光伏電池模組進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行 簡(jiǎn)要的 分析 。輸入變量 V在 0～ 30V之問，模擬溫度 T=25℃、日照強(qiáng)度 A在 200～ 1250W／㎡，得到光伏電池模組的， IV、 PV關(guān)系如圖 ；模擬溫度 T在 20～ l00℃、日照強(qiáng)度λ =750W／㎡時(shí)，電池模組的 IV、 PV的關(guān)系如圖 。 分析結(jié)果如下： 從圖 ，當(dāng)溫度不變， 光強(qiáng)變大，光伏電池模組的開路電壓不變，短路電流增大，導(dǎo)致輸出功率變大。而 且，從 PV曲線圖 可以看 出，對(duì)應(yīng)于溫度的變化， 最大功率點(diǎn) 幾乎成線 性變化。比較它們的曲線變化我們可以觀察到，隨著太陽 照射強(qiáng)度的增大，光伏組件的短路電流增加，同時(shí)最大輸出功率也增加 。 而 光伏電池的輸出受到電池表面溫度、 光強(qiáng) 等外界環(huán)境因素的影響， 但輸出的 非線性 使系統(tǒng)必須做出改進(jìn) 。在上 一章中 提出影響 光伏發(fā)電 效率的最大因素是 外界環(huán)境 的變化 ，溫度和光強(qiáng)的變化都可以導(dǎo)致輸出特性發(fā)生較大的變化。 3． 1 光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤 由上一章的分析 可以得到在一定的溫度和光強(qiáng)條件下的 輸出特性 ， 如圖 3． 1所示 ， (a)光伏電池的輸出電流與輸出電壓關(guān)系圖； (b)光伏電池的輸出功率與輸出電壓關(guān)系圖。 最大功率點(diǎn)工作的基本思想就是尋找負(fù)載匹配的過程。 其基本原理概括的說就是通過改變輸出電壓，給其一個(gè)小的電壓分量，通過電壓分量來尋找功率的改變方向，如果功率增大，繼續(xù)增加 該電壓分量，如果功率減小，則改變?cè)隽糠较颉? 圖 爬山法的控制流程圖 根據(jù) 第二章 光伏 電池 模型并根據(jù)流程圖可以畫出爬山法的模型 ： 16 圖 爬山法模型 圖 PWM電路模型圖 對(duì)于爬山法我們可以通過簡(jiǎn)單的模塊來實(shí)現(xiàn)其算法，如圖 PWM模塊基于占空比為升壓式變換器產(chǎn)生脈沖信號(hào)。其中通過 PWM脈沖調(diào)試來改變電壓，實(shí)現(xiàn)波動(dòng)。太陽能光伏陣輸入日照取 100W /m2 ,電池溫度為在 25℃ [4]。 18 圖 3． 2． 3導(dǎo)納增量（ Incremental Conductance）法 導(dǎo)納增量法 的基本思想是基于在 光伏陣列的 P－ V曲線中 ，在最大功率點(diǎn)處其斜率為零，而 P =VI，因此 ： 0dP dIIVdV dV? ? ? （ 31） 即： 1dIdV V?? （ 32） 式（ 32）即為達(dá)到最大功率點(diǎn)的條件。如果不符合則繼續(xù)擾動(dòng)。由于導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算是采用差 分近似的方法，因此在最大功率跟蹤中所產(chǎn)生的誤差是由于控制算法中近似計(jì)算所產(chǎn)生的，可通過采用數(shù)值微分的三點(diǎn)計(jì)算公式來計(jì)算導(dǎo)數(shù)，提高導(dǎo)數(shù)的計(jì)算精度來提高系統(tǒng)的跟蹤精度 。O的優(yōu)點(diǎn) ： 1) 控制思路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較為方便； 2) 可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的動(dòng)態(tài)跟蹤，提高系統(tǒng)的利用效率。該方法不能準(zhǔn)確的找到最大功率點(diǎn)，只能在其附近振蕩，振蕩就會(huì)耗費(fèi)能量，當(dāng)外界環(huán)境劇變時(shí)，損失會(huì)更大。 采用導(dǎo)納增量法的缺點(diǎn)： 1) 控制算法較復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng) 本身的 要求較高； 2) 控制電壓初始化參數(shù)對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)過程中的跟蹤性能有較大影響，若設(shè)置不當(dāng)則可能產(chǎn)生較大的功率損失。 3． 4 小結(jié) 關(guān)于最大功率點(diǎn)跟蹤的研究已快速發(fā)展，本文只是粗略介紹了兩種方法，寫出了它們的原理，參數(shù)仿真，得到的基本結(jié)論。圖中所示的是最簡(jiǎn)單的一種模糊控制器，也是其他復(fù)雜控制器的基本框架。比較常用和簡(jiǎn)單的是前三種方法，但控制精度較差，第四種方法較復(fù)雜，同時(shí)其控制精度是最高的，目前這種方法還未完全成熟。如此對(duì)一組實(shí)際輸入的 e、 ec根據(jù)控制表就可以查出控制量 u來 。 目前已有多種實(shí)現(xiàn)該功能的軟件， 具體 實(shí)現(xiàn) 步驟如下 : (1)定義 參量（ 輸入量、 輸出量的模糊子集和相應(yīng)的 函數(shù) ） ； (2)定義 規(guī)則（ 模糊控制規(guī)則 ） ； (3)采集輸入量，并進(jìn)行模糊化 。這種方法簡(jiǎn)單易行，實(shí)