【正文】 綜合前面幾章的說(shuō)明，本文首先給出了光伏電池的輸出特性方程，運(yùn)用MATLAB／SIMULINK建立光伏電池模型，利用仿真結(jié)果對(duì)光伏電池的輸出特性，以及輸出電壓、電流與電池表面溫度、日照強(qiáng)度等外界因素之間的關(guān)系作詳細(xì)地分析說(shuō)明。由dP的值決定是否改變擾動(dòng)步長(zhǎng),若vP0,將擾動(dòng)步長(zhǎng)減去一個(gè)常數(shù)c,否則步長(zhǎng)保持不變。雖然可以縮小每次擾動(dòng)的幅度，以降低Pmax點(diǎn)的振蕩幅度來(lái)減少能量損失，不過(guò)當(dāng)溫度或照度有大幅變化時(shí)，這種方法會(huì)使跟蹤到另一個(gè)最大功率點(diǎn)的速度變慢此時(shí)將有大量的能量被浪費(fèi)掉。從0秒開(kāi)始仿真,。如果工作點(diǎn)已越過(guò)Pmax到達(dá)V4，此時(shí)若再增加△V，則工作點(diǎn)到達(dá)V5，比較結(jié)果：P5P4，說(shuō)明工作點(diǎn)在Pmax右邊，需要改變輸入信號(hào)的變化方向，即輸入信號(hào)每次減去△V，再比較現(xiàn)時(shí)功率與記憶功率，就這樣周而復(fù)始地尋找最大功率點(diǎn)Pmax。缺點(diǎn)：還是存在功率振蕩的現(xiàn)象和受溫度變化的影響。最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT(Maximum Power Point Tracking)就是完成以上阻抗匹配的任務(wù)，使得變換后的工作點(diǎn)正好和光伏電池的最大功率點(diǎn)重合，使光伏電池以最大功率輸出。4．1 光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤根據(jù)上一章中光伏電池模型，給定溫度和光照可以得到如圖3．1光伏電池在一定溫度、日照強(qiáng)度下的輸出特性示意圖，(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。示波器用來(lái)觀察電感電流，電源電壓波形和負(fù)載電壓輸出波形。直流電機(jī)調(diào)速在地鐵、城市無(wú)軌電車、電動(dòng)汽車等運(yùn)輸車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。所以： U=E=E （14）電壓升高得原因：電感L儲(chǔ)能使電壓泵升的作用，電容C可將輸出電壓保持住。當(dāng)V處于段態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電，并向負(fù)載R提供能量。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。PWM控制方式是目前才用最廣泛的一種控制方式，它具有良好的調(diào)整特性。所有的電力設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的供電，而外部提供的能源大多為交流，電源設(shè)備擔(dān)負(fù)著把交流電源轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的各種類別直流任務(wù)。因?yàn)檩敵鲭娏鞯脑黾舆h(yuǎn)小于電壓的下降，所以在高溫下凈功率有所減小。2(176。ISC標(biāo)況下光伏電池短路電流AILG光電流AEGO半導(dǎo)體材料的禁帶寬度J理想因子，一般介于1和2之間Tr參考溫度KIorTr下的暗飽和電流ARsh光伏電池的并聯(lián)等效電阻ΩRs光伏電池的串聯(lián)等效電阻Ω2．3．2 光伏電池模組與陣列光伏電池模組(Module)是由許多小單位的光伏電池經(jīng)由并聯(lián)或串聯(lián)組合所組成的。圖 光伏電池的工作原理2．3 光伏電池的電氣特性2．3．1 光伏電池輸出特性方程 光伏電池相當(dāng)于具有與受光面平行的極薄PN截面的大面積的等效二極管。光伏電池正是利用了光激發(fā)少數(shù)載流子通過(guò)PN結(jié)而發(fā)電的。擴(kuò)散流的強(qiáng)弱正比于電子和空穴的濃度差。② 非硅半導(dǎo)體光伏電池。⑤ 疊層光伏電池。光伏電池按電池結(jié)構(gòu)和材料分類形式可以分為：按電池結(jié)構(gòu)分類① 同質(zhì)結(jié)光伏電池。分析光伏電池的輸出特性，用MATLAB／SIMULINK建立光伏電池模型，為最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法的研究奠定基礎(chǔ)：分析現(xiàn)有最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法擾動(dòng)觀察的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)，保證跟蹤的動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能。MPPT的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是個(gè)尋優(yōu)過(guò)程，即通過(guò)控制光伏陣端電壓，使光伏陣能在各種不同的日照和溫度環(huán)境下智能化地輸出最大功率。1．3 研究?jī)?nèi)容光伏電池輸出最大功率因受到外界條件影響而產(chǎn)生變化，影響最大功率點(diǎn)的因素主要是光強(qiáng)和溫度等因素。目前，最大功率點(diǎn)跟蹤算法主要有電壓回授法、功率回授法、直線近似法、實(shí)際測(cè)量法、擾動(dòng)觀察法和增量電導(dǎo)法。限制光伏系統(tǒng)的主要因素有兩點(diǎn)：⑴初期投資比較大；⑵太陽(yáng)能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低。目 錄摘 要..........................................................................................................................I 第一章 緒論 41．1 研究背景 41．2 研究現(xiàn)狀 41．2．1 光伏電源系統(tǒng) 41．2．2 最大功率點(diǎn)跟蹤 41．2．3 電力電子仿真工具 51．3 研究?jī)?nèi)容 51．4 研究意義 51．5 實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo) 5第二章 光伏電池特性的研究 62．1光伏電池的分類 62．2 光伏電池的工作原理 7 PN結(jié)簡(jiǎn)介 7 光伏電池的工作原理 72．3 光伏電池的電氣特性 82．3．1 光伏電池輸出特性方程 82．3．2 光伏電池模組與陣列 102．4光伏電池的仿真實(shí)現(xiàn) 112．4．1仿真模型 112．4．2 光伏電池的特性分析...............................................................................112．5 小結(jié) 13第三章 電力電子轉(zhuǎn)換器 14 ...................................................................................................................14 .................................................................................................................15 ................................................................................................................15 boost斬波電路............................................................................................................16但因?yàn)楣夥姵氐妮敵鎏匦允芡饨绛h(huán)境因素影響大，而且，光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率低且價(jià)格昂貴，光伏發(fā)電系統(tǒng)的初期投入較大，為有效利用太陽(yáng)能，需要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)加以有效的控制。同時(shí)，本文對(duì)常用的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）方法：擾動(dòng)觀測(cè)法（Pamp。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉匆阎饾u受到了人類的重視，而這其中，太陽(yáng)能無(wú)疑處于最突出的地位，世界各國(guó)都投入大量的人力、物力、財(cái)力爭(zhēng)相發(fā)展。除了直接的經(jīng)濟(jì)效益以外，太陽(yáng)能發(fā)電還有很多間接優(yōu)點(diǎn)。它提供了一種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)拖動(dòng)的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖。然而，由于太陽(yáng)能的波動(dòng)性和隨機(jī)性，聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能波動(dòng)很大?？紤]到太陽(yáng)能的波動(dòng)性和隨機(jī)性對(duì)太陽(yáng)電池陣列的影響，該模型具有最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能。可以說(shuō)在電池行業(yè)中，最沒(méi)有污染、市場(chǎng)空間最大的應(yīng)該是光伏電池。指用金屬和半導(dǎo)體接觸組成一個(gè)“肖特基勢(shì)壘”的光伏電池（又稱為MS光伏電池）。包括單晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池和非晶硅光伏電池。光伏電池就是利用半導(dǎo)體光伏效應(yīng)制成的，它是一種能將太陽(yáng)能輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換器件。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)。當(dāng)光生電流，：和正向電流JF大小相等時(shí)，對(duì)應(yīng)一定的勢(shì)壘高度(％一y)。 （24）表2．1光伏電池等效模型參數(shù)解析符號(hào)描述單位數(shù)值I光伏電池輸出電流AV光伏電池輸出電壓VIOS光伏電池暗飽和電流AT光伏電池表面溫度KK波爾茲曼常數(shù)J/K10175。表2．2 Siemens SP75在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的參數(shù)電氣特性規(guī)格額定輸出最大功率Pmax75（W）額定電流Im17（A）額定電壓Vm（V)短路電流Isc(A)開(kāi)路電壓Voc(V)