【正文】 4] 趙宏， BOOST 電路的光伏電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)[J].電力電子技術(shù)， 2004（6）.[5] 歐陽名三，余世杰，沈玉梁，王飛，蘇建徽，趙為， 的戶用光伏充電系統(tǒng)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003,19（6）：272275.[6] Marnay C, Robio F J, Siddiqui A S. Shape of themicrogrid[C]. IEEE Power EngineeringSocietyW i n t e r M e e t i n g , C o l u m b u s , O H , U S A , 2 0 0 1 , 1 : 150153.[7] 丁明,張穎媛,[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(11): 611.[8] 陳維,沈輝，鄧幼俊. 太陽能光伏應(yīng)用中的儲能系統(tǒng)研究[J].蓄電池，2006(1):2127. [9] Chen Y,Smedly K costeffective singlestage inverter with maximum power pointtracking[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2004(19):12891294.[10] 王長江．基于 MATLAB 的光伏電池通用模型[J]．電力科學(xué)與工程，2009，25（4）：114． [11] Beerbaum S. Weinrebe C. Solar thermal power generation in Indiaa t Ethnoeconomicanalysis [J].Renewable Energy, 2000, 21(2):153 174.[12] Can C, Riffat S B. Numerical study of solar chimney for natural ventilation of buildings with heal recovery[J].Applied Thermal Engineering, 1998, 18(12):1171一1187[13] 孫孝金. 太陽能電池陣列模擬器的研究與設(shè)計[D].濟南：.[14] 韓鈺. 太陽能電池陣列模擬器的研究與設(shè)計[D].杭州：浙江大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2006.[15] Tengfei Wang and Yongqiang Zhu ． Analysis and Compari － Son Of Multicarrier PWM Schemes Applied in H－bridgeCascaded Multi－level Inverters［J］．Industrial Electronics and Applications（ICIEA），2010 the 5th Ieee Conference on 2010 June 15－17：1379－ 1383.[16] 蘇建徽，余世杰，趙為，吳敏達(dá)，沈玉梁，何慧．硅太陽電池工程用數(shù)學(xué)模型［J］． 太陽能學(xué)報，2001，22（4）：409－411.[17] 沈玉梁，跟隨樣品太陽電池的光伏陣列模擬器[J］．太陽能學(xué)報，1997（10）：448－ 451．[18] 趙庚申，[J].，2003，14(8):813816.[19] 周明杰，吳麟章，江小濤，武漢科技學(xué)院學(xué)報，2005,18(8), 1619[20] [D].合肥工業(yè)大學(xué)博士論文，2004.30。本次設(shè)計中碰到了許多困難。直流微電網(wǎng)技術(shù)與光伏發(fā)電都是未來世界能源發(fā)展必不可少的一部分，它們 因其獨特的優(yōu)越性決定了在未來一定能得到很好的發(fā)展，直流微電網(wǎng)技術(shù)將成為 光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的一部分。 而小規(guī)模的光伏發(fā)電從建設(shè)到并網(wǎng)等都需要很高的造價，因此將直流微電網(wǎng)技術(shù) 與光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來是相當(dāng)有必要的。圖 41 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 與公共電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)?？梢哉f太陽能光伏發(fā)電能夠兼顧經(jīng)濟與環(huán)保，如果開發(fā)出成熟的太陽能發(fā)電 技術(shù)必將解決世界上面臨的能源與環(huán)境問題。（2）太陽能無污染。這就為太 陽能電池光伏發(fā)電的研究獲取了許多寶貴的數(shù)據(jù)，節(jié)省了研究周期與研究經(jīng)費， 極大的促進了太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展。本系統(tǒng)是研究直流微網(wǎng)實驗系統(tǒng)，這個系統(tǒng)將光伏模塊發(fā)出的 電接入到48V 的直流母線中，在直流母線上還有超級電容、蓄電池等儲能模塊及 三相逆變模塊，系統(tǒng)中光伏模擬器接入 BOOST 電路，BOOST 電路具有最大功 率跟蹤功能，故而這個光伏模擬器在接入 MPPT 后能夠迅速穩(wěn)定工作在最大功 率點。濾波電容考慮波紋要求一般選用470μF，電感則要考慮 Buck電路續(xù)流的問題，最小電流保證電感電流臨界連續(xù)，該系統(tǒng)中，要滿足：31DiL= vm vo DT L（）其中I = I= DiL= Vm Vo DT = D(1 D)ViT（）L O 2 2L 2L式中電感值與輸出電流和占空比有關(guān)，當(dāng) D ，電流基本不變，D(1D) 單調(diào)增加，得出 L ,考慮部分余量本系統(tǒng)選用 L=,此時截止頻率1為 fc =2π LC= 134Hz ~ 20KHz 。它具有150MHz 的高速處理能力，具備32位浮 點處 理單元，6個 DMA 通道支持 ADC、McBSP 和 EMIF，有多達(dá)18路的 PWM 輸出， 其中有6路為 TI 特有的更高精度的 PWM 輸出 (HRPWM)，12位16通道 ADC。數(shù)字式模擬器的輸出功率與準(zhǔn)確性都能達(dá)標(biāo)，選擇 特殊的開關(guān)電源甚至可以達(dá)到 KW、10KW 的級別。（3）這種模擬式的模擬器靈敏度不夠，不能快速跟蹤負(fù)載的工作點，而且輸出 功率太小，達(dá)不到 KW 級別，這就與實際的電池陣列存在較大差別。模擬式的太陽能電池光伏陣列模擬器主要是利用可控光強的白熾燈來模擬 太陽能光強的變化，樣品的電池陣列的輸出電壓和電流隨著燈泡的光強變換而改 變，經(jīng)過信號放大后即可驅(qū)動功率器件，進而使光伏陣列的各項輸出隨著模擬器 的輸出的改變而變化。從模擬器的設(shè)計要求不難看出，模擬器設(shè)計要求有穩(wěn)定性、靈敏性，輸出功 率也不難太小?？傊趯嶋H的應(yīng)用幾種不同的整 流電路時要把技術(shù)要求與經(jīng)濟情況相結(jié)合，綜合考慮使用何種電路。這給光伏陣列的研究帶來很大的困難，為 了解決這些問題，設(shè)計一種模擬器來模擬光伏陣列在各種條件下的工作狀況，滿 足科研需要，促進光伏發(fā)電的發(fā)展。目前光伏電池普遍使用的是硅材料，而光伏電池發(fā)電的原理是光生伏打效應(yīng)： 當(dāng)光伏電池吸收太陽能時，產(chǎn)生光生電子空穴對，光生電子和空穴在電池內(nèi)部 電場的作用下分離，這樣就形成了光生電壓，這種現(xiàn)象稱為“光生伏特效應(yīng)”。太陽能電池光伏陣列最大功率點的跟蹤原理：太陽能電池的輸出功率受到日 照、溫度等影響，在不同日照與溫度的情況下，太陽能電池光伏陣列的短路電流 與開路電壓完全不同，但是在每種情況下太陽能電池光伏陣列有且僅有唯一的最 大輸出功率點，只有工作在這一點才能使其輸出功率最大[8]。下表 22 是日本微電網(wǎng)的 一些結(jié)構(gòu)和供電模式。該功率變換器可以實現(xiàn)分布式直流供電系統(tǒng)與大電網(wǎng)的 連接，可以控制電網(wǎng)與直流母線之間的能量相互傳遞，提高整個系統(tǒng)的能源利用 率，為以后變換器的研究提供經(jīng)驗。 直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的關(guān)鍵問題直流供電系統(tǒng)在全世界發(fā)展迅速，但面臨的難題同樣十分多?？傮w來講，直流供電系統(tǒng)在家庭用電中的發(fā)展十分迅速，相 信真正普及推廣很快就會到來。（3）與交流微電網(wǎng)相比，直流 微電網(wǎng)中的換流裝置要少了不少，這就大大降低了系統(tǒng)成本和能量損耗?？?以說直流微電網(wǎng)在供電領(lǐng)域的應(yīng)用可以大大改善當(dāng)今世界緊張的能源問題。微電 網(wǎng)的控制系統(tǒng)如下圖 21 所示：圖 21 微電網(wǎng)的控制結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)分為直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)兩種，其中直流微電網(wǎng)中系統(tǒng)中的儲能 裝置、DG、負(fù)荷等均通過電力電子變換裝置接入直流母線，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 22。我國的太陽能光伏發(fā)電前景 也是一片光明，預(yù)計到 2020 年太陽能光伏發(fā)電成本在我國將下降到 元/（kwh）,我國的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將達(dá)到世界先進水平[5]。隨著技術(shù) 的進步，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率與太陽能電池的使用壽命必將繼續(xù)提高。 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀當(dāng)今世界上光伏發(fā)電發(fā)展十分迅速，特別是經(jīng)濟發(fā)達(dá)的國家對太陽能光伏發(fā) 電十分重視，大力發(fā)展。直流微電網(wǎng)的出現(xiàn)能夠減少電力系統(tǒng)能耗、提高電力系統(tǒng)的可靠性。 直流微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀從 2002 年美國 CERTS 微電網(wǎng)被提出以來，經(jīng)過美國、日本、歐盟等國家的 科學(xué)家研究與實踐，微電網(wǎng)定義慢慢被完善。而母線也只需一次 DC/AC 逆變器即可。光伏屋頂是指將光伏電池陣列安裝在屋頂或者墻壁，就9地發(fā)電用電。 而還有一種比較特別的能源核能也受到廣泛的研究，但是隨著前蘇聯(lián)切爾諾貝利 核泄漏事件和 2011 年日本地震引起的核泄漏事情給社會造成了極大的危害，人 們對核能利用的副作用更加關(guān)注，這就要求對核能的利用的技術(shù)必須更加成熟過 關(guān)?？梢哉f未來五十年，人類將把地球上幾億年 儲存的化石能源消耗殆盡。摘 要太陽能是一種不會枯竭的綠色能源，在能源匱乏的今天受到很多國家的重 視，但是對于太陽能的開發(fā)利用全人類還做的不夠。據(jù)聯(lián)合國能源署的報告稱，以目前地球上各國開采化石能源的速度 和地球化石能源的存儲量來計算，煤炭資源可供開采 30 年，石油資源可供開采 30 年，天然氣資源可供開采 50 年。但是這些能 源的利用很容易受到天氣、地域的影響，嚴(yán)重時甚至對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成影響。上世紀(jì) 90 年代許多國家開始實行光伏屋頂計劃[3]，讓光伏發(fā)電伴隨建筑物。只需一次 AC/DC 或者 DC/DC 換流，換流簡單，損耗小。研究直流微電網(wǎng)光伏模擬器對光伏發(fā)電的 科研具有巨大的推動作用，必將大大簡化光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，直流微電網(wǎng)光伏 發(fā)電系統(tǒng)在未來必將為人類的新能源開發(fā)與利用做出突出貢獻(xiàn)。 直流微電網(wǎng)的研究前景直流微電網(wǎng)技術(shù)因其經(jīng)濟性與可靠性使得世界各國都投入大量經(jīng)費于技術(shù) 研究中，直流微電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展、成熟必將改變傳統(tǒng)的電網(wǎng)應(yīng)對負(fù)荷增長 的方式。就目前來說直流微電網(wǎng)技 術(shù)還存在許多問題，但直流微電網(wǎng)在各國發(fā)展迅速，相信在不久的將來，直流微 電網(wǎng)技術(shù)必將廣泛的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。而且光伏電池的使用壽命也十分長久，可使用 30 多年。據(jù)專家預(yù)測，2050 年太陽能光伏發(fā) 電將占全球發(fā)電量的 13%15%，2100 年將占 64%。微電網(wǎng)是一種較為新型的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用最多的大電網(wǎng)相比，微電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、 保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行[6]。如果將 世界現(xiàn)行的主流的交流供電方式改變?yōu)橹绷鞴╇姡梢怨?jié)省 20%的電能損耗?？刂浦绷魑㈦娋W(wǎng)只需控制直流母線電 壓，對潮流的控制更大程度上也與電流控制有關(guān)。松下公司也正在開發(fā)家 用的直流供電系統(tǒng)。減少交直轉(zhuǎn) 化不僅僅節(jié)約了電量，更可以消減設(shè)備費用，和數(shù)據(jù)中心設(shè)備的發(fā)熱，這也減少 、太陽 能電池等綠色直流設(shè)備，將節(jié)能環(huán)保做的更加完美。MS320F28335 型 DSP 數(shù)字控制功率變換器是由直流微電網(wǎng)研究平臺設(shè)計的