【正文】 再加上 MPPT 算法和充電管理，大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。 圖 功率變換器輸出電壓電流波形 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 為了測試光伏充電器的工作效率，將光伏充電器輸出端接上鉛蓄電池 6GFM12650進(jìn)行充電，表 為接上功率變換器和用光伏板直充時(shí)的輸出功率比較。在最理想的情況下如圖 所示， 1Q 導(dǎo)通時(shí)電壓電流變化同時(shí)開始同時(shí)結(jié)束。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 6 實(shí)驗(yàn)測試與結(jié)果 功率損耗分析 對于 BUCK 同步整流電路的固有功率損耗，當(dāng)使用實(shí)際元器件時(shí)，整流電路的損耗主要是開關(guān)管 1Q 和 2Q 的導(dǎo)通損耗以及磁性繞組的阻抗損耗。因?yàn)樵谕秸麟娐分校?MOSFET 管可以雙向?qū)?，如果電感過小，會導(dǎo)致充電電池反向放電，降低輸出效率。即使是空載工作，電流能以正反兩個方向流過電感。通常由于開關(guān)管的開通和關(guān)斷總需要一定的時(shí)間，因此為確保 MOSFET 管 Q1 和 Q2 不發(fā)生同時(shí)導(dǎo)通的情況，如圖 所示，在 t?時(shí)間內(nèi)，兩個 MOSFET 管可能同時(shí)導(dǎo)通。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 R19180RR18L2330uHD141N5819C24104C21221GNDR2122kR20IN3GND2+12V1U7 78L15+15V12345678U5MC3406312345678U6MC34063L3 330uHGNDC10470u/25VGNDR9D41N5819R1022kGNDC11221R11C12470u/25VGNDC1410415VC20470u/25VC2347u/25VC1347u/25VC22470u/25VViGNDVoU8Vin 圖 電源系統(tǒng)電路圖 這是一種用于 DC－ DC 電源變換的集成電路，應(yīng)用比較廣泛，通用廉價(jià)易購。 充電中期（ bc 段），擴(kuò)散速度加快，孔隙內(nèi)外電解液密度一起增加，電動勢和電壓也就緩慢上升 ，此時(shí)應(yīng)該使用均充，一般為 10 小時(shí) 。因此，在功率變換器中應(yīng)該引入微處理器，用于實(shí)時(shí)更新參數(shù)取值和反饋，使其達(dá)到最大電流輸出，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 4 蓄電池充電管理 鉛蓄電池的充電特性 蓄電池儲能的獨(dú)立光伏系統(tǒng)中， PV 陣列和蓄電池是典型的非線性電源和負(fù)載。 在程序中，定義一個期望輸出電壓值 expU ，通過如圖 所示的流程向 expU 給擾動。 MPPT 算法的 優(yōu)化 及實(shí)現(xiàn) 在本設(shè)計(jì)中，使用了電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn) MPPT。電導(dǎo)增量法流程圖如圖 所示武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 此跟蹤方法最大的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)太陽電池上的照度產(chǎn)生變化時(shí)，其輸出端電壓能以平穩(wěn)的方式追隨其變化，其電壓晃動較擾動觀察法小。同時(shí)，當(dāng)日照強(qiáng)度快速變化時(shí)，參考電壓調(diào)整方向可能發(fā)生錯誤。因此在擾動作用下，如果輸出功率變大，這擾動方向不變，反之，功率減小擾動方向要反向 ,運(yùn)算規(guī)則如表 所示，算法流程圖如圖 所示。但是，這種跟蹤方式忽略了溫度對光伏陣列開路電壓的影響。這樣不但簡化了整個控制系統(tǒng)，還可以保證它的輸出功率接近最大輸出功率，如中所示。39。此時(shí)如果保持負(fù)載 1 不變，系統(tǒng)將運(yùn)行在 39。在不同外部環(huán)境情況下，光伏電池的輸出功率會有較大的變化。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 0024681 051 0 1 5 2 0 2 52 03 04 06 08 02/1 0 0 0 MW最 大 功 率 點(diǎn)SCIM P PI M P PPAI / WP /M P PU 圖 光伏電池 輸出 特性曲線 太陽電池的 IV 特性曲線表明太陽電池既非恒壓源，也非恒流源，而是一種非線性直流電源，其輸出電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)相當(dāng)恒定，但電壓 升高到一個足夠高的電壓之后，電壓迅速下降至零。 ++電 流日 光日 光日 光后 極 電（ + ）P 型 硅 （ B ）N 型 硅（ P + ）防 反 射 層前 極 電 （ ） 圖 光生伏打效應(yīng)簡圖 光伏電池實(shí)際上是一個 PN 結(jié)，如圖 所示，當(dāng)光伏電池受到陽光照射時(shí)，電子接受光能，向 N 型區(qū)移動，使 N 型區(qū)帶負(fù)電，同時(shí)空穴向 P 型區(qū)移動，使 P 型區(qū)帶正電。 圖 自 1968 以來，每年的 MPPT 論文總數(shù) 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 本文主要研究內(nèi)容 本文主要通過研究 MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤 )算法，設(shè)計(jì)一個儲能式光伏發(fā)電功率變換裝置。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 MPPT 技術(shù)的 國內(nèi)外 發(fā)展與現(xiàn)狀 光伏（ PV）電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤（ MPPT）是 PV 系統(tǒng)最基本的必要方法，鑒于 MPPT 技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要性，短短十多年間， MPPT 方法被不斷地提出，如常用的 CVT 法、擾動觀測法 (Pamp。 (3)太陽能資源分布廣泛。 (2)太陽能清潔無污染。 關(guān)鍵詞： 最大功率跟蹤（ MPPT）； 脈寬調(diào)制（ PWM）； 同步整流 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract Researching on gridconnected photovoltaic generators is a hot topic in today39。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 儲能式光伏發(fā)電功率變換器 MPPT 控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要 光伏發(fā)電的研究是當(dāng)今國內(nèi)外研究的一個熱點(diǎn)，因?yàn)樗膶?shí)現(xiàn)及應(yīng)用為目前人類面臨的許多問題如：能源危機(jī)、環(huán)境污染等提供了解決途徑。s domestic and international research, because its implementation and application provide a solution to many problems humanity are currently facing, such as: energy crisis, environmental pollution and so on. Gridconnected photovoltaic generators has a very wide application prospects, as people are paying more and more attention to sustainable development today, solar energy has many advantages that other energy are not available, such as： almost inexhaustible, clean and no pollution, etc., this makes it get more and more attention from people, and bee one of the most promising alternative new energy of traditional energy sources. This article implements a way to use photovoltaic array to charge the battery by controlling switching power through MCU. As to software,the existing mon maximum power point tracking (MPPT) algorithms are studied and analyzed, In this article, incremental conductance method(IncCond) is used to realize maximum power point tracking (MPPT), and a high efficiency of the system work is achieved. While in terms of hardware, the system controls synchronous rectification circuit by PWM, and uses the closedloop control to precisely sample voltage and current values form the feedback. Meanwhile, the system is protected by both the software and hardware , so that, the security and reliability of the system operation are achieved. The actual use of the system is given through experiment testing, the system power loss is analyzed, from the results we know that the system is working properly and achieves the prospective performance. Key word： Maximum power point tracking(MPPT)； Pulse Width Modulation(PWM)； Synchronous rectification 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 光伏發(fā)電課題研究的意義 ....................................................................................... 1 MPPT技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀 ............................................................................ 2 本文主要研究內(nèi)容 ................................................................................................... 3 2 光伏電池板的工作特性 ...................................................................................................... 4 太陽能光伏板的基本工作原理 ............................................................................... 4 太陽能光伏板的輸出特性 ....................................................................................... 5 3 最大功率跟蹤（ MPPT）算法研究 .................................................................................... 9 MPPT工作基本原理 ................................................................................................ 9 常用 MPPT算法 ..................................................................................................... 10 恒壓跟蹤法 .................................................................................................. 10 擾動觀測法 ...................................................................................................11 電導(dǎo)增量法 .................................................................................................. 13 其他 MPPT算法 ........................................................