【正文】 目前的主要問題是電池的轉(zhuǎn)換效率低且價格昂貴，因此，如何在現(xiàn)有的光電元件轉(zhuǎn)換技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，充分利用光伏陣列所轉(zhuǎn)換的能量，一直是光伏系統(tǒng)研究的重要方向。太陽光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對。硅太陽電池陣列具有如圖1所示的伏安特性，　　　　　　　　圖l太陽電池陣列伏安特性曲線圖1中L是負(fù)載特性曲線，當(dāng)溫度保持某一固定值時，在不同的日照強(qiáng)度下它與負(fù)載特性L的交點a，b，c，d，e對應(yīng)于不同的工作點。以單晶硅太陽電池為例，當(dāng)環(huán)境溫度每升高1℃時，%%。MPPT可挽回由于溫度變化而導(dǎo)致的系統(tǒng)的失配損失，特別是對于冬、夏及全日內(nèi)溫差較大的地區(qū)更具有明顯的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)意義。(3)為提高太陽能電力的使用效率，系統(tǒng)采用蓄電池作為輔助電源，我們設(shè)計了能自動對一組蓄電池進(jìn)行充放電的切換裝置。太陽能最大輸入功率為500W左右，輸入電壓Vin= 2036V，負(fù)載要求恒定電壓28V，蓄電池共分9組，每組消耗最大功率約為50W。AI0反向飽和電流。R:串連電阻。在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，自然光的輻射強(qiáng)度及大氣的透光率均處于動態(tài)變化中，這就給光伏系統(tǒng)的應(yīng)用帶來了困難。從圖3可進(jìn)一步看出，在方陣工作電壓基本恒定的情況下，方陣工作電流開始隨太陽輻射強(qiáng)度的增加而線性增加，當(dāng)達(dá)到某一值時隨太陽輻射強(qiáng)度的增加反而下降。由圖4可看出環(huán)境溫度基本恒定，組件溫度隨太陽輻射強(qiáng)度的變化近似線性變化，當(dāng)環(huán)境溫度300℃，太陽輻射強(qiáng)度為750W/mZ時，組件溫度達(dá)600℃，太陽輻射強(qiáng)度和組件溫度的變化導(dǎo)致系統(tǒng)工作點的漂移。在一定的溫度和日照強(qiáng)度下，太陽電池具有唯一的最大功率點，當(dāng)太陽電池工作在該點時，能輸出當(dāng)前溫度和日照條件下的最大功率。開關(guān)穩(wěn)壓電路主要由主回路和控制電路兩部分組成，而主回路是開關(guān)穩(wěn)壓電路的核心部分。Ui，也稱為Boost型變換器。其主回路如圖5所示:圖5 Buck Boost變換器主回路結(jié)構(gòu)圖工作原理:在驅(qū)動脈沖Ton期間，開關(guān)管T受控導(dǎo)通，輸入電源電壓Ui，全部加在電感兩端，此時二極管D反偏截止，電感L將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋?。期間的能量損失,V0=D*Vt/(1D) PWM軟開關(guān)技術(shù)開關(guān)穩(wěn)壓電路就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。關(guān)斷時，電壓上升和電流下降同時進(jìn)行。(4)二極管反向恢復(fù)問題:二極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r存在著反向恢復(fù)期，在此期間內(nèi)，二極管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，若立即開通與其串聯(lián)的開關(guān)器件，容易造成直流電源瞬間短路，產(chǎn)生很大的沖擊電流，輕則引起該開關(guān)器件和二極管損耗急劇增加，重則致其損壞。它是從電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式入手，發(fā)展起來的一種使功率開關(guān)器件工作于零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)開關(guān)狀態(tài)的電能變換技術(shù)，使開關(guān)開通前其兩端電壓為零，則開關(guān)開通時就不會產(chǎn)生損耗和噪聲，這種開通方式稱為零電壓開通，簡稱零電壓開關(guān)。這種方法對變換器的變換效率沒有提高，甚至?xí)剐视兴档?。另一方面，器件必須在零電壓或零電流期間，盡快完成換流過程。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零，即線路電感中電流亦為零，所以感性關(guān)斷問題得以解決，由此可知軟開關(guān)技術(shù)的提出使高效率、高頻開關(guān)變換器的實現(xiàn)有了可能。(FcS)的結(jié)構(gòu)與特點隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，促使了控制系統(tǒng)由集散控制系統(tǒng)(DCS)向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的過渡。由于結(jié)構(gòu)上的改變，它具有比DCS更好的性價比。在樓宇自控領(lǐng)域，局部操作網(wǎng)絡(luò)Lon works(Local Operating Network)和控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN(Controller Area Network)具有一定的優(yōu)勢。但是，發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，真正形成開放式互連系統(tǒng)，是大勢所趨。通信距離為750m和500m。FF總線包括FF通信協(xié)議、150模型中的27層通信協(xié)議的通棧、用于描述設(shè)備特性及操作接口的DDL設(shè)備描述語言、設(shè)備描述字典，用于實現(xiàn)測量、控制、工程量轉(zhuǎn)換的應(yīng)用功能塊，實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)管理功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)以及構(gòu)筑集成自動化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。其節(jié)點有優(yōu)先級設(shè)定，支持點對點、一點對多點、廣播模式通信。 Lonworks總線Lon Works技術(shù)是美國ECHELON公司開發(fā)，并與Motorola和東芝公司共同倡導(dǎo)的現(xiàn)場總線技術(shù)。其上集成有三個8位CPU。由神經(jīng)芯片構(gòu)成的節(jié)點之間可以進(jìn)行對等通信。它也只采用了051模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。PROFIBUSDP用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適合于加工自動化領(lǐng)域。這些都需要有一個強(qiáng)健的，分布式的，實時的現(xiàn)場總線支持。(2)CANBUS網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點實際可達(dá)110個，對于中小型發(fā)電站己經(jīng)足夠了。(4)傳輸過程中采用短幀結(jié)構(gòu)，減少了受干擾的幾率，比較適合發(fā)電站中的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境。即使網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很重也不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。基于CAN總線的電力控制系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)如圖7所示。1973年他給出了模糊邏輯控制的定義和相關(guān)的定理。通常它以被控對象輸出變量的偏差e及偏差變化率作為它的輸入變量，而把被控量定為模糊控制器的輸出變量，反映輸入輸出語言變量與語言控制規(guī)則的模糊定量關(guān)系及其算法結(jié)構(gòu)。在經(jīng)典控制中，應(yīng)用最成功的莫過于比例積分微分(PID)控制。而這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計，而求解這些參數(shù)時又往往缺少足夠的信息特征和信息量，這又限制了現(xiàn)代控制理論的有效應(yīng)用。但也存在著精度不高與適應(yīng)能力有限及易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象等問題。常用的模糊推理方法有兩種，即最大一最小(MAXM)推理法和最大乘積(MAXPROD)推理法。一種是利用硬件芯片直接實現(xiàn)模糊控制的模糊控制器，具有推理速度快、控制精度高的特點，但它價格較貴、輸入輸出及模糊控制規(guī)則有限且靈活性差，適用于單調(diào)或機(jī)械性操作控制。另外，光伏系統(tǒng)的負(fù)載可能是直流電機(jī)，也可能是交流電機(jī)或其它設(shè)備。它的主要功能是:檢測主回路直流側(cè)電壓及輸出電流，計算出太陽電池陣列的輸出功率，并實現(xiàn)對最大功率點的追蹤。實線為PU特性曲線。只要我們改變輸出的電壓或電流，另外一個量也會隨之變化，在曲線上的唯一的拐點上，我們就可以得到最大的功率點。因此，為了充分地運用太陽光電能，需要一控制法則使能在各種不同工作環(huán)境下，自太陽陣列汲取最大功率，此控制方法即所謂的最大功率點跟蹤法。此控制方法的最大缺點即是當(dāng)環(huán)境條件大幅改變時，系統(tǒng)不能自動地跟蹤到太陽陣列的另一最大功率點，因此造成能量的損耗。因此，只要符合(32)式要求時，則表示已達(dá)到最大功率點。直線近似法其基本理論為利用dP/dV=0這個邏輯判斷式，并利用一直線來近似在某一溫度下各種不同照度的最大功率點，只要將工作控制在此直線上即可輕易地實現(xiàn)最大功率點追蹤。 observe)擾動觀察法使控制回路模塊化，跟蹤法則簡明，容易實現(xiàn)。如果功率增大就繼續(xù)使用原擾動。相反，如果剛才加入的上負(fù)值的△U使系統(tǒng)工作在UI處，則陣列輸出功率為Pl，它小于P2，說明陣列向輸出功率減小的方向運行，如要使陣列輸出更大的功率，必須增大陣列輸出電壓而不是減小，這是在PU曲線的左側(cè)調(diào)整特性。具體方法用負(fù)載擾動的方法來實現(xiàn)。實際上通過擾動電阻改變電流的范圍是有限的，在超過調(diào)控其范圍的時候，我們需要對連接在母線上的蓄電池組進(jìn)行切換，再利用GAI，E3信號進(jìn)行微調(diào)，從而達(dá)到最大功率的輸出。MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。當(dāng)負(fù)載的功率需求或太陽陣的I一V特性發(fā)生變化后，引起工作點的偏移或峰值功率點的漂移，PPT系統(tǒng)探測到這種變化后，就會進(jìn)行下一次尋優(yōu)。自1965年，自動控制理論專家扎德()在加州大學(xué)提出了模糊集合理論以來，模糊邏輯控制(FLC—Fuzzy Logic control)得到了迅速的發(fā)展。模糊邏輯控制器的設(shè)計主要包括以下幾項內(nèi)容:*確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。本模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器、執(zhí)行器、被控對象三部分組成，控制器的采樣周期T=2s，系統(tǒng)框圖如圖13所示:圖13 模糊控制系統(tǒng)框圖其中s為系統(tǒng)的設(shè)定值，y為系統(tǒng)輸出，e和c分別是系統(tǒng)偏差和偏差的微分信號，也就是模糊控制器的輸入，u為控制器輸出的控制信號，E、C、U為相應(yīng)的模糊量。在本系統(tǒng)設(shè)計中，輸出功率P是一個判斷擾動方向非常重要的量，在一些文獻(xiàn)中都以功率對輸出電壓，電流的變化率和變化率的變化量來作為輸入量。反模糊化可針對系統(tǒng)要求或運行情況而選取不同的方法，得到的結(jié)果也是不同的。用戶可以在FSI編輯器窗口菜單中修改它的各種特性，如改變輸入/輸出的變量數(shù)、編輯隸屬度函數(shù)、編輯模糊規(guī)則等，從而生成新的FSI。根據(jù)要求設(shè)計了MPPT的太陽能最大功率跟蹤器，以恒電壓對外供電。這一方面出于可靠性的考慮，電力不足供應(yīng)負(fù)載時，由蓄電池輔助供給，另一方面是基于能源利用效率的考慮，在負(fù)載用電過剩時，可以對蓄電池充電。這樣市電可完全提供負(fù)載不足的電力，而被當(dāng)作一個零阻抗的負(fù)載，吸收無限大的功率，因此在太陽能的電力使用上彈性較大。總之，今后以太陽能為能源的新技術(shù)，在提高太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率，與市電的并聯(lián)發(fā)電，對供電系統(tǒng)作監(jiān)控保護(hù)等方面還有許多問題有待研究。 這篇論文是在朱老師不斷的指導(dǎo)中完成的，在此感謝朱老師能從百忙中抽出時間看我的論文，并且給予建