【正文】 時(shí)， Boost 電路等效電路圖如圖 39（ b）所示。由 BOOST 電路工作原理可知： DUU SO ??1 (36) 式中 D 為開關(guān)管 T 的占空比。因要將直流電逆變到交流電網(wǎng)中，因此在逆變器直流側(cè)電壓， BOOST 電路輸出電壓 UO 需高于220 2 的峰值電壓，占空比 D 存在一個(gè)最小值 Dmin。 光伏陣列逆變器電網(wǎng)M P P TRLCTDCRi 圖 310 基于 BOOST 電路的 MPPT 控制結(jié)構(gòu)圖 將光伏陣列輸出電壓、電流送入 MPPT 控制器中進(jìn)行最大功率跟蹤控制，MPPT 輸出參考電壓與調(diào)制波進(jìn)行比較生成 PWM 控制信號(hào)，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，使其占空比 D 發(fā)生變化，從而改變等效電阻 Ri 的大小，使光伏陣列輸出最大功率，具體控制算法可采用前述的電導(dǎo)增量法。不同的 PWM 控制策略對(duì)參考電壓的跟蹤能力是不一樣的 [11]。 V r e fV o u t+_V r e fV r e f( a )( b )( c ) 圖 311 PWM 控制器電路原理圖 從圖 311 可以看出，當(dāng)參考電壓上升，脈沖寬度變窄，占空比較小，等效電阻 Ri（圖 310 所示）相應(yīng)的增大；圖 311（ b）表示當(dāng)參考電壓下降，脈沖寬度變寬，占空比變大，等效負(fù)載 Ri 相應(yīng)減小 。打開軟件后，工作窗口中會(huì)自動(dòng)加載庫(kù)文件 ，雙擊可打開，如圖 41 所示界面。 當(dāng)然，用戶也可以建立屬于自己的庫(kù)工程，通常用戶所建立的庫(kù)工程包括所畫原理圖中的部分原始庫(kù)所不具有的模塊、元件，用戶通過“元件向?qū)А笨蓪?duì)自定義的模塊進(jìn)行設(shè)置，并將其應(yīng)用到所畫原理圖中 。在這里我們定義 MPPT 模塊有兩個(gè)輸入量：輸入電壓 Vin，輸入電流 Iin；一個(gè)輸出量 Vref，它通過和三角波比較產(chǎn)生 PWM 信號(hào)用以控制開關(guān)管的占空比。 圖 44 建立 MPPT 模塊第三步 點(diǎn)擊下一步，完成，可生成如圖 45 所示的模塊外觀圖。 LOCAL REAL temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6,temp7 LOCAL REAL dV,dI,detaV,Vref0 IF (TIMEZERO) THEN temp1=$Voc temp2=0 Vref0= ENDIF temp3=$Vin temp4=$Iin dV=temp3temp1 dI=temp4temp2 detaV= temp5=dI/dV temp6=$Iin/$Vin IF()THEN IF()THEN IF()THEN Vref0=Vref0+detaV ELSE Vref0=Vref0detaV ENDIF ENDIF ELSE IF()THEN IF()THEN Vref0=Vref0+detaV ELSE Vref0=Vref0detaV ENDIF ENDIF ENDIF $Vref=Vref0 temp1=$Vin temp2=$Iin （ 2）光伏陣列模塊（ PVCell） 設(shè)計(jì)該模塊的指導(dǎo)思想是將光伏電池看成是受控電流源，該模塊有 3 個(gè)控制信號(hào)作為輸入端分別為： Vin 輸入電壓， S 光照強(qiáng)度， T 電池溫度。 LOCAL REAL deltaT,deltaS,cIsc,cVoc,cIm,cVm,It1 LOCAL REAL a,b,c,C1,C2,It a= b= c= deltaT=$T$Tref deltaS=$S/$Sref1 cIsc=$Isc*$S/$Sref*(1+a*deltaT) cVoc=$Voc*(1c*deltaT)*log(exp(1)+b*deltaS) cIm=$Im*$S/$Sref*(1+a*deltaT) cVm=$Vm*(1c*detaT)*log(exp(1)+b*deltaS) C2=(cVm/cVoc1)/Log(1cIm/cIsc) C1=(1cIm/cIsc)*EXP(cVm/(C2*cVoc)) It=cIsc*(1C1*(exp($Vin/(C2*cVoc))1)) if (timezero) then It=cIsc*(1C1*(exp(cVm/(C2*cVoc))1)) endif c Output current error protection. IF()THEN It1=It ELSE It1=0 endif $Pout=$Vin*It1 CCIN($Iout, $SS) = CCIN($Iout, $SS) + It1 CCIN($Ground, $SS) = CCIN($Ground, $SS) It1 IF (TIMEZERO) THEN IF ($Iout .NE. 0) ENABCCIN($Iout,$SS) = .TRUE. IF ($Ground .NE. 0) ENABCCIN($Ground,$SS) = .TRUE. ENDIF （ 3）控制光照強(qiáng)度模塊 該模塊有 1 個(gè)控制信號(hào)作為輸入端： TimeIN, 1 個(gè)輸出端為： Sout。 圖 47 控制光照強(qiáng)度模塊圖 實(shí)現(xiàn)其功能的腳本： IF ($)THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout=1 END IF （ 4）比較器模塊 該模塊有 2 個(gè)控制信號(hào)作為輸入端分別為： MPPT 的輸出信號(hào) Vref,另一個(gè)輸入端 Em 連接波形發(fā)生器。 波形發(fā)生器參數(shù)設(shè)置： Frequency of signal(信號(hào)頻率 )50HZ Initial phase of signal(信號(hào) 的初相位 )0176。 Minimum Value （溫度最小值） 0176。 MPPT 模塊輸出參考電壓 Vref 與調(diào)制波進(jìn)行比較生成 PWM 控制信號(hào)，該控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng) IGBT 開關(guān)管動(dòng)作，從而調(diào)整光伏電池的輸出電壓和電流，使其工作在最大功率點(diǎn)。 圖 411 是光照強(qiáng)度的變化曲線，可以看見當(dāng) S 從 ——1 變化時(shí)，輸出電壓 Vin 基本沒有發(fā)生變化（如圖 412 所示），但輸出功率 Pout 明顯增加（如圖413 所示），輸出電流 Ia 也發(fā)生明顯變化（如圖 414 所示），這與圖 25 光伏陣列的 PUL， ILUL 特性曲線吻合。光伏陣列的輸出功率隨著 Vref 的變化，在 左右的達(dá)到最大功率點(diǎn)，如圖 413 所示。 圖 411 光照強(qiáng)度變化圖 圖 412 光伏陣列 輸出電壓圖 圖 413 光伏陣列 輸出功率 圖 414 光伏陣列 輸出電流圖 圖 415 Vref 的變化圖 圖 416 波形發(fā)生器的波形圖 圖 417 開關(guān)管的通斷圖 當(dāng)調(diào)節(jié)溫度 T 時(shí)，可發(fā)現(xiàn)所得波形圖與以上各圖基本沒有差別，可得出與圖26 光伏陣列的 PUL， ILUL 特性曲線吻合。而在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中如何通過最大功率點(diǎn)跟蹤控制進(jìn)一步提高太陽能電池的利用效率是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問題，也是本文討論的重點(diǎn)問題。還有 基于 PSCAD 的光伏陣列 MPPT 的仿真， 驗(yàn)證了其輸出特性，證明了其可行性。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 通過這一階段 的努力，我的畢業(yè)論文《 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略的研究 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。 。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時(shí)間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠(chéng)摯的謝意。 （ 3） 建立了整個(gè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。結(jié)合前人的研究，查閱大量的資料，詳細(xì)論述了帶有最大功率跟蹤的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的 研究 過程。 在比較器模塊中，波形發(fā)生器產(chǎn)生三角波，如圖 416 所示，占空比為 50%。 如圖 415 所示，是 MPPT 控制器模塊按照電導(dǎo)增量法控制系統(tǒng)輸出的 PWM控制信號(hào) Vref。 圖 410 仿真系統(tǒng)圖 根據(jù)圖 410 的仿真系統(tǒng)圖，在初始溫度為 25176。 Data Collection (數(shù)據(jù)采集形式 ) continuous（連續(xù)采集） 光伏陣列最大功率跟蹤系統(tǒng)的建立及其波形圖 應(yīng)用前面 PVCell 和 MPPT 兩個(gè)模塊，建立了基于 BOOST 電路的仿真系統(tǒng)。其模塊圖如圖 49 所示。通過比較 Vref 和 Em，生成 PWM波信號(hào)控制開關(guān)管通斷。時(shí)間在 0~2S 時(shí)， S=；時(shí)間在 2~3S 時(shí)，S= KW/m2；時(shí)間在 3~4S 時(shí)， S=1 KW/m2。其模塊圖如圖 46 所示。這里我們僅定義了 Opencircuit Voltage (開路電壓 )22V。 圖 42 建立 MPPT 模塊第一步 接著，我們定義 2 個(gè)輸出端口的名稱、屬性，其中之一如圖 43 所示。 基于 PSCAD 的光伏陣列 MPPT 的仿真 仿真模塊的建立 （ 1） MPPT 模塊 首先通過調(diào)用“元件向?qū)А眮硗瓿?MPPT 模型外觀的定義。 雙擊每個(gè)圖框的下部，如 ，即可打開查看更多元件。 PSCAD 主要功能是進(jìn)行電力系統(tǒng)時(shí)域和頻域計(jì)算仿真，典型應(yīng)用是計(jì)算電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)或參數(shù)變化時(shí)，電參數(shù)隨時(shí)間 變化的規(guī)律；另外 PSCAD 還可以廣泛的應(yīng)用于高壓直流輸電、 FACTS 控制器的設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子仿真 [12]。 比較器的調(diào)制波為三角波，從正端輸入，參考電壓從比較器的負(fù)端輸入，用參考電壓切割三角波，在比較器的輸出端形成一組 PWM 波，用這組脈沖控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，達(dá)到控制后級(jí)電路等效電阻的目的?？刂崎_關(guān)管的信號(hào)稱為 PWM 信號(hào)。通過改變占空比就可以找到光伏陣列在最大功率點(diǎn)處的電壓 Um。故由式（ 36）有 US=（ 1D） UO (37) 在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中， BOOST 電路的輸入 US 即為光伏陣列的輸出電壓 Vin，輸出連接的是逆變器的直流側(cè)。由 US+UL向負(fù)載 R 供電時(shí)， UO 高于 US，故稱它為升壓變換器，工作中輸入電源供電的電流是連續(xù)的，但流經(jīng)二極管 D1 的電流卻是脈動(dòng)的，由于有 C 的存在，負(fù)載 R 上電流 IO 仍然是連續(xù)的。 電源只向電感供電，在電感線圈未飽和前，電流 iL 線性增加，電能以磁能形式儲(chǔ)存在電感線圈 L 中，此時(shí)負(fù)載 R 供電靠電容 C 放電， R 上流過電流 IO， R 兩端輸出電壓 UO 的極性為上正下負(fù)。 由光伏陣列（或蓄電池）、電感、開關(guān)管、二極管、電容器和負(fù)載構(gòu)成。 ④ C MPPT 控制方案設(shè)計(jì) MPPT 控制的基本電路 光伏陣列 MPPT 控制一般要通過 DC/DC 電路實(shí)現(xiàn)，主要采用的電路結(jié)構(gòu)有以下幾種： ① Buck 型變換器：廣泛應(yīng)用于光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤、蓄電池充電和光伏直流電機(jī)控制等，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、控制易于實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是只能用于降壓輸出控制。則可以推導(dǎo)出工作點(diǎn)位于最大功率點(diǎn)時(shí)需滿足以下關(guān)系： UIdUdI ??