【正文】 在數(shù)據(jù)處理上數(shù)字處理器對(duì)數(shù)據(jù)的處理是離散化的 , 數(shù)字處理器僅對(duì)各離散的采樣值進(jìn)行處理 , 而連續(xù)系統(tǒng)是基于連續(xù)信號(hào)的。 圖 3－ 8 掃描不同的電感的數(shù)值以求得最優(yōu)的電感數(shù)值 第三章 軟硬件電路設(shè)計(jì) 27 (a) 占空比 25% （ b）占空比 50% (b) 占空比 75% 圖 3－ 9 PWM 波形占空比與電路性能關(guān)系 此電路的工作原理是用 PWM 的占空比來控制電壓的高低，圖 3－ 9 呈現(xiàn)了不同占空比下電路性能，其中最上面的圖是電感電流的變化，它近擬呈現(xiàn)線 性的變化；中間的圖是節(jié)點(diǎn) Vx的電壓的變化；下圖是輸出電壓 Vo。設(shè)開關(guān)動(dòng)作周期為 Ts， D1 為接通時(shí)間占空比， D2 為斷開時(shí)間占空比 ，它們各自小于 1，連續(xù)狀態(tài)時(shí) D1+D2=1。此時(shí)，電容 C放電， R上流過電流 IO， R 兩端為輸出電壓 VO，極性上正下負(fù)。 其 特點(diǎn)在于它的調(diào)制信號(hào)不是關(guān)于 PWM 周期中心對(duì)稱第三章 軟硬件電路設(shè)計(jì) 24 的，只可從脈沖的單邊變化每個(gè)脈沖的寬度 。有兩種應(yīng)用模式： 第三章 軟硬件電路設(shè)計(jì) 22 ? 外接電阻和電容，其頻率等于： ? 指定 freq 和 deadt 兩個(gè)參數(shù)，則不接電阻和電容，如果 deadt 不指定，默認(rèn)的死區(qū)時(shí)間為： ，仿真結(jié)果（上面是 osc 輸出，下面是 rc 端的輸出）： 2 理想比較器模型 (a)理想比較器的原理圖 (b)模塊輸出特性 圖 3－ 2 理想比較器的 saber 模型 p_offset 和 m_offset 兩個(gè)參數(shù)使得可設(shè)定補(bǔ)償電平 ，比較器模塊輸出電平為： ))(()()( o f f s e to f f s e t MmVPpVoutV ???? (31) 表 3－ 2 p_l4 的輸入輸出端口 模型參數(shù) 功能描述 信號(hào)類型 enable 使能控制 數(shù)字 p 正向輸入端 模擬 m 負(fù)向輸入端 模擬 out 比較器輸出端 數(shù)字 使用這兩個(gè)模塊可以構(gòu)成完整的 PWM 生成模型，首先用 ramposc 生成周期性的三角波波形，然后與輸入電平進(jìn)行比較，如果高于輸入電平，輸出高電平，否則輸出低電平，這樣 使用輸入信號(hào)控制 PWM 波形的占空比，從而生成 PWM波形，使用此模塊可以方便的進(jìn)行后面的反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化。理論上，該方法最終可以在最大功率點(diǎn)處穩(wěn)定運(yùn)行，但在數(shù)字處理上由于采樣時(shí)間存在，工作點(diǎn)可能會(huì)左右波動(dòng)，采樣時(shí)間越短，波動(dòng)越小。在特定情況下會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤的情況 3 電導(dǎo)增量法 根據(jù)光伏輸出伏安特性曲線， dP/dV是與輸出電壓值一一對(duì)應(yīng)的。然后，比較干擾周期前光伏陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過程，如果檢測(cè)到輸出功率減小，則改變“干擾”方向。當(dāng)母線電壓降低時(shí)， T1 分流減少， T1 射極電位降低，當(dāng) T1 的射極電位降到一定程度時(shí)，比較器 Cl 輸出變?yōu)檎娢?，與門 2 打開，使可逆計(jì)數(shù)器 減少一個(gè)數(shù)。 a 全太陽(yáng)電池陣線性分流，它由控制電路和分流調(diào)整電路組成。在最大功率點(diǎn)， dP/dI 為零；在 A 區(qū) dP/dI 為正，在 C 區(qū) dP/dI為負(fù)。 1)將比例系數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。整定方法有兩類 :理論計(jì)算和工程整定方法。跟蹤型 PWM 控制方法采用 三角波比較方式 AP W M信 號(hào) 圖 2－ 7 PWM 生成原理圖 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 15 圖 2－ 7 所示為三角波比較方式的原理圖。逆變器的輸出電壓幅值自動(dòng)被鉗位為 電網(wǎng)電壓，只需控制逆變器的輸出電流以跟蹤電網(wǎng)電壓，即可達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行的目的。與 Q。其缺點(diǎn)是變壓器利用率低，帶動(dòng)感性負(fù)載的能力較差。要經(jīng)兩級(jí)變換，效率問題比較突出，采取措施后，仍可達(dá)到 90%以上，高頻電磁干擾嚴(yán)重，要采用濾波和屏蔽措施。此時(shí)儲(chǔ)能電感 L 便把原先儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)輸出電壓 Vo 增加到使二極管電壓等于 Vf2 時(shí)，輸出負(fù)載電流下降到零，這時(shí)輸出電壓 Vo 就等于開路電壓 Voc。各分陣模擬器經(jīng)隔離二極管并接在一起，形成供電主母線，每個(gè)分陣模擬器由隔離數(shù)字接口、開路電壓 D/A，短路電流 D/A，曲線形成電路、功率輸出和過壓保護(hù)電路幾個(gè)部分組成。 太陽(yáng)能電池陣那些受遮擋的電池可能會(huì)由于高反向電壓而受到過量加熱形成所謂熱斑，如果太陽(yáng)電池在 12 分種或更長(zhǎng)時(shí)間受到超過 15V 反向電壓，電池的功率會(huì)發(fā)生一定的永久性損失。背表面場(chǎng)太陽(yáng)電池 (BSFR)轉(zhuǎn)換效率 14%以上，但耐輻照性能較差，電池性能衰減較快。一般應(yīng)用的太陽(yáng)電池陣都是無聚光器式太陽(yáng)電池陣，但在某些應(yīng)用中采用鏡子或透鏡來增加照射到太陽(yáng)電池上的陽(yáng)光，達(dá)到增加太陽(yáng)能電池陣功率的目的，這種太陽(yáng)能電池陣稱為聚光太陽(yáng)電池陣 [12]。 溫度的變化會(huì)顯著改變太陽(yáng)能電池的輸出特性。當(dāng)受到光照時(shí)，光生電流流過負(fù)載，并在負(fù)載兩 端建立起電壓，其等效電路如下： 太陽(yáng)電池可看成一個(gè)由一個(gè)能恒定產(chǎn)生光電流 IL 的電流源、一個(gè)與之相并聯(lián)的處于正偏壓的處于正偏壓下的二極管和負(fù)載電阻三部分組成，太陽(yáng)電池受光照后第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 8 產(chǎn)年的光電流中一部分流過二極管，稱為正向電流 ID，余下部分流過負(fù)載電阻，稱為負(fù)載電流 I。太陽(yáng)能電池主要由下面的幾個(gè)部分組成 [10]： （ 1） 基體材料：用于制備 空間用硅太陽(yáng)電池的基體材料為硅單晶，對(duì)材料的基本要求在 GJB43192 中作了規(guī)定，其主要技術(shù)要求包括單晶制備方法、導(dǎo)電類型、基體電阻率、晶向、少數(shù)載流子壽命和位錯(cuò)密度 （ 2） PN 結(jié)，是構(gòu)成太陽(yáng)電池的核心，制備 PN 結(jié)是制造太陽(yáng)電池的關(guān)鍵，所謂 PN結(jié)制備是在一塊具有確事實(shí)上導(dǎo)電類型的基體上再摻雜另一種不同導(dǎo)電類型的元素，形成一個(gè)勢(shì)壘區(qū)。 （ 2） 實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字控制及數(shù)碼顯示； （ 3） 實(shí)現(xiàn)了輸出電壓可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍： AC ； （ 4）實(shí)現(xiàn)了輸出頻率可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍： 30Hz250Hz?？刂齐娐反蠖嗖捎媚M方法實(shí)現(xiàn)，模擬控制技術(shù)雖然已經(jīng)非常成熟，但其存在很 以逆變電源數(shù)字化控制是發(fā)展的趨勢(shì)，是現(xiàn)代逆變電源研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但是，光伏用的控制器、逆變器等關(guān)鍵平衡設(shè)從總體 上說，技術(shù)性能不夠高，可靠性尚低，品種規(guī)格少，功能不多，與國(guó)外 產(chǎn)品有不小差距，特別是并網(wǎng)逆變器和智能控制器差距更大。截止到 2021 年，中國(guó)國(guó)內(nèi)光伏 發(fā)電累計(jì)裝機(jī)為 8 萬千瓦，累計(jì)總投資 40 多億元人民幣，中國(guó)可再生能源計(jì)劃和國(guó)家送電到鄉(xiāng)工程，已利用太陽(yáng)能發(fā)電為我國(guó)內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、西藏、青海和四川等地共 16 萬無電戶解決了用電問題 [8]。但在光伏工業(yè)和太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域與國(guó)外還有相當(dāng)?shù)牟罹唷? 隨著技術(shù)的不斷更新，控制電路中的調(diào)制技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，其中第一章 綜述 4 SPWM 調(diào)制與滯環(huán)調(diào)制是目前逆變器中最常見的兩種調(diào)制方式，它們分別從數(shù)字通信的脈寬調(diào)制和 Delta 調(diào)制發(fā)展而來 。 然而，在開發(fā)太陽(yáng)能技術(shù)的過程中，人們把大部分注意力都放在了如何提高光電池的效率上。日本為了發(fā)展并網(wǎng)型戶用太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，把它作為一種新的家用電器來對(duì)待，突破關(guān)鍵技術(shù)，降低成本。 國(guó)際光伏發(fā)電正在由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電己由補(bǔ)充能源向替代能源過渡。近幾年，國(guó)際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展。該方案有較強(qiáng)的適應(yīng)性，例如 可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價(jià)來調(diào)整自身的發(fā)電策略。這是一種常見的太陽(yáng)能應(yīng)用方式，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用己有若干年。因此，開發(fā)利用太陽(yáng)能己成為世界上許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略決策。 國(guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全世界煤炭只能用 220 年，油氣開采峰值位于 2021 年，并將在 30~60 年后消耗殆盡。 簽 名： 日期 ： 導(dǎo)師簽名： 日期： 中文摘要 光伏并網(wǎng)發(fā)電可以高效的利用太陽(yáng)能這種綠色清潔能源，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究 成為發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)。 對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。研究了最大功率點(diǎn)跟蹤控制 (MPPT)的原理和方法 ，并 采用電導(dǎo)增量法來實(shí)現(xiàn)光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能 并網(wǎng)發(fā)電 PWM MPPT ABSTRACT GridConnected photovoltaic technology is a good way to make full use of solar energy,which is green and clear gridconnected photovoltaic system has been a hot on the introduce of the current condition of gridconnected photovoltaic system， the basic foundmental of GridConnected photovoltaic system is analyze different control strategy,current follow up amethod is used. Mathematic model is established. Furthermore,GridConnected photovoltaic circuit is designed, including maincircuit,signal sample and process circuit ,PWM and SPWM wave generation circuit and order driver and source circuit. These circuit operation foundamental is analyzed in manufaction and debug is power follow technique is studed, and conduction increment method is adopted. KEY WORDS： solar energy, GridConnected, PWM, MPPT i 目 錄 第一章 綜述 .........................................................1 課題研究背景 ........................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究進(jìn)展 ................................................... 2 國(guó)外進(jìn)展部分 ................................................................................. 2 國(guó) 內(nèi)進(jìn)展部分 ................................................................................. 4 本論文的研究思路 ................................................................................... 6 第二章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) .......................................7 硅太陽(yáng)電池的性能特點(diǎn) ........................................................................... 7 太陽(yáng)能電池的模擬技術(shù) ......................................................................... 10 電源變換器 ............................................................................................. 11 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ..................................................................................... 13 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成 ........................................................... 13 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ................................................... 15 PI 控制算法 ..............................................................