【正文】 陽能陣列輸出的功率，并觀察擾動(dòng)前后太陽陣列輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動(dòng)方向，當(dāng)擾動(dòng)方向正確時(shí)太陽能光電板輸出功率增加，下一周期繼續(xù)朝同一方向擾動(dòng)，反之，當(dāng)太陽能光電板輸出功率減少時(shí)，表示擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，下一周期朝反向擾動(dòng)，如此反復(fù)進(jìn)行著擾動(dòng)與觀察來使太陽能光電板輸出達(dá)最大功率點(diǎn)。如在曲線的右側(cè)。如果減小則改變原擾動(dòng)方向。為本設(shè)計(jì)所采用。由于在最大功率點(diǎn)時(shí)須滿足dP/dl=0，因此可求出在最大功率點(diǎn)時(shí)的輸出功率與輸出電流的關(guān)系為:Pmax=a*Pmax*ln[a*I*I/(PmaxI*I*Rs)]I*I*Rs 33其中a=KTA/q 34由于此種方法是以數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)為出發(fā)點(diǎn)，來求出最大功率點(diǎn)的近似直線，因此太陽能電池的各項(xiàng)參數(shù)的正確性是以此法來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤時(shí)的關(guān)鍵。如果不符合則改變電壓的擾動(dòng)方向。由于電壓回授法無法隨環(huán)境條件的改變自動(dòng)跟蹤到最大功率點(diǎn)，因此功率回授法加入了輸出功率對電壓變化率的判斷，以便能適應(yīng)大氣的變化而達(dá)到最大功率點(diǎn)跟蹤，也就是改變輸出功率判斷此時(shí)是否dP/dV=0，當(dāng)dP/dV=0時(shí)即是為操作在最大功率點(diǎn)。本節(jié)將針對目前已提出的各類最大功率點(diǎn)跟蹤法加以探討分析，分析其工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)最后提出一種改進(jìn)算法。太陽陣列的電壓與電流是非線性的關(guān)系，在不同的日照強(qiáng)度、溫度，或者因組件老化及光電材料等因素下，會(huì)影響太陽陣列的輸出功率。圖8溫度變化時(shí)太陽電池的特性曲線圖9日照強(qiáng)度變化時(shí)太陽電池的特性曲線從上面兩圖可以看出太陽能電池在日照強(qiáng)度溫度的影響下，顯示出的強(qiáng)烈的非線性特性。由于光伏陣列的輸出的特性強(qiáng)烈地隨日照強(qiáng)度溫度的影響，下面來分析在這兩種條件變化的情況下光伏陣列的特性曲線。正是由于諸多的難以預(yù)知因素影響著光伏陣列的輸出，使得實(shí)際系統(tǒng)中必須有一個(gè)適配器，來保證電源和負(fù)載之間的和諧，高效，穩(wěn)定的工作狀態(tài)。另一種是通過軟件上的模糊控制算法代替數(shù)字控制器的控制算法的模糊控制器，這種模糊控制器對資源開銷少，靈活性高，應(yīng)用范圍比較廣，是目前模糊控制應(yīng)用的主流。因此，模糊控制器相當(dāng)于是一種語言控制器。相信隨著高性能模糊控制器的發(fā)展，它所存在的不足將會(huì)得到彌補(bǔ)，達(dá)到所期望的效果。模糊控制基于隸屬度函數(shù)和模糊合成法則等思想上，巧妙地綜合了人們的直覺經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了在經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論不太奏效場合的自動(dòng)化控制，模糊控制實(shí)現(xiàn)的是對系統(tǒng)的定性描述。采用這種控制方式的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可不需要被控對象的模型參數(shù)，直接根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，但當(dāng)對象比較復(fù)雜時(shí)，便難以取得滿意的控制效果。在實(shí)現(xiàn)過程中，計(jì)算機(jī)先把采集到的控制信息經(jīng)語言控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理和模糊決策，求得控制量的模糊集，再經(jīng)模糊判決得出輸出控制的精確量，作用于被控對象，使被控過程達(dá)到預(yù)期的控制效果。1974年，并把它應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，在實(shí)驗(yàn)室獲得成功。由圖可以看出，其布線簡單，結(jié)構(gòu)清晰，能在電力系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)真正的分散控制。(7)CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。(5)傳輸速度快，最高達(dá)1Mb/s(通信距離為40m)，傳輸距離長，最長達(dá)10km。理論上可達(dá)2000個(gè)。CAN網(wǎng)具有很多適合于分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn):(1)真正的多主從工作系統(tǒng)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)刻都可主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活。FMS型適用于紡織、樓宇自動(dòng)化可編程控制器、低壓開關(guān)等。PROFIBUS支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。Lon works支持多種物理介質(zhì)并支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活，其IS一78本安物理通道使得它可以應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域。個(gè)CPU完成051模型第一和第二層的功能，稱為介質(zhì)訪問處理器。它采用了051參考模型全部的七層協(xié)議結(jié)構(gòu)。各節(jié)點(diǎn)可隨時(shí)發(fā)送消息。 CAN總線控制局域網(wǎng)(CANCONTROLLERAR五ANETWORK)總線最早是由德國Boshc公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。物理傳輸介質(zhì)可為雙絞線、光纜和無線，其傳輸信號采用曼切斯特編碼?；饡?huì)現(xiàn)場總線FF是在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的一種技術(shù)。在過程自動(dòng)化領(lǐng)域，主要有過渡型的HART協(xié)議、得到廣泛支持的基金會(huì)現(xiàn)場總線FF(Foundation Fieldbus)協(xié)議以及同樣較有競爭力的過程現(xiàn)場總線PROFIBUS(Process Field Bus)協(xié)議。現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有開放性的通信協(xié)議系統(tǒng)，系統(tǒng)的開放性決定了它具有互操作性和互用性。在一般的FCS系統(tǒng)中，遵循一定現(xiàn)場總線協(xié)議的現(xiàn)場儀表可以組成控制回路，使控制站的部分控制功能下移分散到各個(gè)現(xiàn)場儀表中?，F(xiàn)場總線以數(shù)字信號取代模擬信號，在C3技術(shù)即計(jì)算機(jī)(Computer)、控制(Control)、通信(Communieation)的基礎(chǔ)上，大量現(xiàn)場檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場設(shè)備，一大批數(shù)字化、智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣大用戶面前。最理想的軟開通過程:電壓先下降到零后，電流再緩慢上升到通態(tài)值，所以開通損耗近似為零。目前所研究的軟開關(guān)技術(shù)不再采用有損緩沖電路，而是真正減小開關(guān)損耗，而不是開關(guān)損耗的轉(zhuǎn)移。使開關(guān)關(guān)斷前其電流為零，則開關(guān)關(guān)斷時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲，這種關(guān)斷方式稱為零電流關(guān)斷，簡稱零電流開關(guān)。如果不改善開關(guān)管的開關(guān)條件，其開關(guān)軌跡很可能會(huì)超出安全工作區(qū)，導(dǎo)致開關(guān)管的損壞。電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊，致使器件的開通損耗和關(guān)斷損耗隨開關(guān)頻率的提高而增加，因而開關(guān)損耗大。所以功率變換是其核心部分，主要由開關(guān)電路和控制器組成。在此期間，靠濾波電容CO維持輸出電壓基本不變。(3)升降壓型變換器輸出電壓即可低于輸入電壓，也可高于輸入電壓，通常由前兩種類型的變換器串聯(lián)組成，也稱為BuckBoost型變換器。如果按照輸入、輸出電壓的大小分，DC/DC變換器可以分為:(1)降壓型變換器輸出電壓低于輸入電壓，即U。因此，必須在太陽電池和負(fù)載之間加入阻抗變換器，使得變換后的工作點(diǎn)正好和太陽電池的最大功率點(diǎn)重合，使太陽電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽電池的最大功率跟蹤。如上圖所示太陽電池具有明顯的非線性，太陽電池的輸出受日照強(qiáng)度，電池結(jié)溫等因素的影響。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度減小時(shí)，方陣工作電流開始略有增加隨后線性下降。圖3為某典型日太陽輻射強(qiáng)度、方陣工作電壓和工作電流的瞬時(shí)變化。Rsh并聯(lián)電阻。 Aq電子電荷:*IOe19eK玻爾茲曼常數(shù)。2 相關(guān)技術(shù)概述光伏陣列是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的器件，其輸出的IV特性強(qiáng)烈地隨日照強(qiáng)度S和溫度T變化，其等效電路如圖2所示:圖2光伏陣列的等效電路由于器件響應(yīng)時(shí)間與絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)相比微不足道，因此結(jié)電容Cj在光伏陣列的理論分析中加以忽略。(4)以雙MCU為核心對DC/DC、MPPT、蓄電池充放電進(jìn)行控制的一套軟硬件控制系統(tǒng)。本課題所作的主要工作就是利用太陽能電池的伏安特性，通過調(diào)節(jié)太陽電池陣的工作點(diǎn)來自動(dòng)跟蹤太陽電池陣的最大功率點(diǎn)，以獲得最大功率。這表明太陽電池最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓也隨環(huán)境溫度的變化而變化。人們發(fā)現(xiàn)陣列可能提供最大功率的那些點(diǎn)，如a’、b‘、c，、d‘、e‘點(diǎn)連起來幾乎落在同一根垂直線的鄰近兩側(cè)，這就有可能把最大功率點(diǎn)的軌跡線近似地看成電壓U=Um的一根垂直線，亦即只要保持陣列的出端電壓為常數(shù)，就可以大致保證陣列輸出在該一溫度下的最大功率，于是最大功率點(diǎn)跟蹤器簡化為一個(gè)穩(wěn)壓器，這就是CVT的理論依據(jù)。在pn結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。本課題從太陽能電池的光伏特性出發(fā)，對于如何提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)行了有益的探討。從發(fā)電、取暖、供水到各種各樣的太陽能動(dòng)力裝置，其應(yīng)用十分廣泛，在某些領(lǐng)域，太陽能的利用已開始進(jìn)入實(shí)用階段。 Asymmetrical Class D Converter目錄1 緒論 1 1 1 22 相關(guān)技術(shù)概述 4 4 BuckBoost型開關(guān)穩(wěn)壓電路 6 PWM軟開關(guān)技術(shù) 7 9 133實(shí)現(xiàn)太陽陣峰值功率的MPPT算法及實(shí)現(xiàn) 16 16 17 204基于模糊邏輯控制的最大功率跟蹤系統(tǒng) 22 22 22 245總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 28致謝 291 緒論長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。最大功率點(diǎn)跟蹤。從太陽能電池的光伏特性出發(fā),來研究如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率無疑是很有現(xiàn)實(shí)意義的。在未來,太陽能電池的應(yīng)用有著良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞 光伏電池。 MPPT。特別是在近10多年來，在石油可開采量日漸見底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機(jī)的夾擊下，太陽能的利用受到許多國家的重視，大家正在競相開發(fā)各種光電新技術(shù)和光電新型材料，以擴(kuò)大太陽能利用的應(yīng)用領(lǐng)域。光伏系統(tǒng)