【正文】 日益嚴重 ,清潔的可再生的太陽能源越來越受到人們的重視 ,同時太陽能的光電轉換技術也不斷發(fā)展至可大規(guī)模應用的水平。 A asymmetrical class D buckboost converter with the control methods of PWM (PulseWidthModulation), For usage of storage cells as secondary power supply. Key words Photovoltaic。有人稱之為光伏電池 (P hotovolatic， 簡稱 P v)。目前太陽能電池輸出功率控制 C VT(C onstant Voltage Treaking)技術。 隨著微電子技術和電力電子技術的發(fā)展和微電子器件的大幅度降 價， C VT 控 制 方式 已經(jīng) 顯 得不 很經(jīng) 濟， 最 大功 率點 跟 蹤MPP T(Maximum Power P oint Tacking)技術可以使系統(tǒng)在任何溫度和日照條件下都能跟蹤太陽電池的最大功率，顯示了它杰出的技術優(yōu)勢。 (6)為進一步提高 MP P T 的性能，對采用模糊控制算法進行最大功率跟蹤的設計思路和設計步驟進行了探討 : 研究成果為一臺峰值功率跟蹤控制樣機。K A二極管特殊因子 。 圖４中說明 ： “ ”代表輻射光 強，單位為 （１０Ｗ /ｍ ２ ） ； “ ” 代表組件溫度，單位為 (１０ ℃ )； “ ” 代表環(huán)境溫度，單位為 (１０℃ )。當日照強度增加時，太陽電 池的開路電壓變化不大，短路電流增加，最大輸出功率增加。 (2)升壓型變換器 輸出電壓高于輸入電壓，即 U。 L 把前一階段儲存的能量釋放給負載并補充 Co 在 Ton。 (3)容性開通問題 :當開關器件在很高的電壓下開通時，儲藏在開關器件結電容中的能量將全部耗散 在該開關器件內(nèi)，引起開關器件過熱損壞。從能量的角度來看，它是將開關損耗轉移到緩沖電路消耗掉，從而改善開關管的開關條件。最理想的軟關斷過程 :電流先下降到零，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以關斷損耗近似為零。對于簡單的控制應用，甚至可以把控制站取消，在控制站的位置代之以起連接現(xiàn)場總線作用的網(wǎng)橋和集線器，操作站直接與現(xiàn)場儀表相連，構成分布式控制系統(tǒng)。在一段時期內(nèi)，會出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線共存、同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構網(wǎng)絡互連通訊的局面。用戶層主要針對自動化測控應用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。 CAN 總線采用短消息報文， 每一幀有效字節(jié)數(shù)為 8 個 ， 當節(jié)點出錯時，可自動關閉，抗干擾能力強，可靠性高。還有一個 CP U 為網(wǎng)絡處理器，作為前兩者的中介，它進行網(wǎng)絡變量尋址、更新、路徑選擇、網(wǎng)絡通信管理等。取得控制權的主站，可向從站發(fā)送、獲取信息。利用這一特 點也可方便地構成多機備分系統(tǒng) 。 (6)采用非破壞性仲裁技術，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)信息 時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了總線沖突裁決時間 。 1965 年，美國的 創(chuàng)立了模糊集合論 。近幾十年來，控制技術的發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制技術階段。由于模糊控制技術具有不依賴被控對象的精確數(shù)學模型，設計簡單，便于應用，抗干擾能力強，響應速度快，易于控制，對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性等特點，多應用于對不確定性系統(tǒng)進行控制。 模糊控制器的實現(xiàn) 在 實際應用中，模糊控制有二種實現(xiàn)方式。不僅如此，它還可以使應用系統(tǒng)在任何日照強度下都能工作在最優(yōu)狀態(tài)。但是我們也注意到無論在何種情況下，都存在一個唯一的最大功率點。即CVT(C onstant Voltage Tracking)，經(jīng)由事先的測試，得知太陽陣列在某一日照度及溫度下之最大功率點的電壓大小，由調(diào)整太陽陣列淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 18 的端電壓，使其能與事先測試的電壓相符，來達到最大功率點跟蹤的效果。不過其算法較為復雜，這對微處器在控制上會造成相當大的困難。其原理是 :測量當前陣列輸出功率，然后在 原輸出電壓上增加一個小電壓分量 (或稱之為擾動 )，其輸出功率會發(fā)生改變，測量出改變后的功率，比較改變前的即可知道功率變化的方向。其控制流程圖如圖 11 所示 : 圖 11 MPPT 控制流程圖 擾動觀察法的改進算法和 MPPT 的實現(xiàn) 本設計要求保持輸出電壓保持穩(wěn)定，所以不可 能人為變動電壓值來跟蹤功率最大點，所以我們需要對其加以改進。在智能控制發(fā)展的如火如茶的今天，利用智能控制方法上的模糊性，自適應性來對非線性，不確定性的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制，無疑是一個很好的選擇。本章對 MPP T 的模糊算法進行了一些有益的探討。 在本設計中是以功率對電壓，電流的變化，以及其變化率來作為模糊輸入變量，通過模糊化處理，并根據(jù)專家經(jīng)驗進行模糊判別，給出調(diào)節(jié)輸出的隸屬度，最后根據(jù)隸屬度進行反模糊化處理得到控制調(diào)節(jié)量，來實現(xiàn)控制最大功率輸出。該計算過程稱為反模糊化 (Defuzzification)，從而將模糊量轉化為精確量。 淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 25 5 總結 本文是以課題“太陽能電池最大功率控制器研究與設計”為核心內(nèi)容 撰寫而成的。若太陽能電能發(fā)電量不足本身的負載使用時，則由市電供應。 老師們教給了我專業(yè)的系統(tǒng)知識，開拓了我以后的路，讓我的飛翔有了翅膀；同學們給我個精彩的大學生活，留下今后美好的回憶；網(wǎng)絡世界是我方便快捷的工具， 圖書館為我提供了各類圖書，很感謝相關的每一個人，尤其是幾個好朋友。還要謝謝一個人，一個給我很多幫助的人。這樣我們必須在太陽能電池供電系統(tǒng)與市電之間，設計一個交直流電力轉換器，它需要輸出與市電規(guī)格相符合的電力，這有 許多技術上的問題有待解決，如對電網(wǎng)進行無功補償，功率因素的校正，孤島效應的解決等。在對最大功率的跟蹤算法上，我們可以對算法加以改進以提高太陽能電池的輸出效率。一般采用的方法有重心法、最大隸屬度法、系數(shù)加權平均法等，重心法比較合理，而且計算的精度較高，運算過程也不太復雜，所以本系統(tǒng)采用此法進行反模糊判決。由圖可知模糊控制器主要包含三個功能環(huán)節(jié) :用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環(huán)節(jié)，模糊控制算法功能單元，以及用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。 F LC 在各種領域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制方法無法或難以解決的問題，并取得了令人矚目的成效 .模糊控制是淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 23 目前在控制領域中所采用的智能控制方法中最具實際意義的方法。通過測量電壓、電流或功率，比較它們之間的變化關系，決定當前工作點與峰值功率點的位置關系，然后控制電流 (或電壓 )向峰值功率點靠近，直到達峰值功率點 。周期性增加或減少負載來產(chǎn)生 電 流的擾動，從而改變太陽能陣列輸出的功率，并觀察擾動前后太陽陣列輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動方向，當擾動方向正確時太陽能光電板輸出功率增加，下一周期繼續(xù)朝同一方向擾動，反之，當太陽能光電板輸出功率減少時，表示擾動方向錯誤，下一周期朝反向擾動，如此反復進行著擾動與觀察來使太陽能光電板輸出達最淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 21 大功率點。如果減小則改變原擾動方向。由于在最大功率點時須滿足 dP /dl=0，因此可求出在最大功率點時的輸出功率與輸出電流的關系為 : Pmax=a*P max*ln[a*I*I/(P max I*I*Rs)]I*I*Rs 33 淮北師范大學學士畢業(yè)論文 基于 MPPT 的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 19 其中 a=KTA/q 34 由于此種方法是以數(shù)學模型的推導為出發(fā)點，來求出最大功率點的近似直線，因此太陽能電池的各項參數(shù)的正確性是以此法 來實現(xiàn)最大功率點追蹤時的關鍵。 功率回授法 由于電壓回授法無法隨環(huán)境條件的改變自動跟蹤到最大功率點，因此功率回授法加入了輸出功率對電壓變化率的判斷，以便能適應大氣的變化而達到最大功率點跟蹤，也就是改變輸出功率判斷此時是否 dP /dV=0，當 dP /d V=0 時即是為操作在最大功率點。 太陽能最大功率點追蹤控制算法 太陽陣列的電壓與電流是非線性的關系，在不同的日照強 度、溫度，或者因組件老化及光電材料等因素下，會影響太陽陣列的輸出功率。 光伏陣列特性曲線 由于光伏陣列的輸出的特性強烈地隨日照強度溫度的影響，下面來分析在這兩種條件變化的情況下光伏陣列的特性曲線。另一種是通過軟件上的模糊控 制算法代替數(shù)字控制器的控制算法的模糊控制器，這種模糊控制器對資源開銷少，靈活性高，應用范圍比較廣，是目前模糊控制應用的主流。相信隨著高性能模糊控制器的發(fā)展，它所存在的不足將會得到彌補，達到所期望的效果。采用這種控制方式的最大優(yōu)點是結構簡單，使用方便，可不需要被控對象的模型參數(shù)，直接根據(jù)偏差進行調(diào)節(jié)，但當對象比較復雜時，便難以取得滿意的控制效果。 1974 年，英國的 首先用模糊控制語句組成模糊控制器，并把它應用于鍋爐和蒸汽機的控制，在實驗 室獲得成功。 (7)C AN 節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響 。理論上可達 20xx 個 。 F MS 型適用于紡織、 樓宇自動化可編程控制器、低壓開關等。 Lon works 支持多種物理介質(zhì)并支持多種拓撲結構，組網(wǎng)方式靈活，其 IS 一 78本安物理通道使得它可以應用于危險區(qū)域。它采用了 051 參考模型全部的七層協(xié)議結構。 CAN 總線 控制局域網(wǎng) (C ANCON TRO LLERA R 五 AN ETWO RK )總線最早是由德國 Boshc 公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。 基金會現(xiàn)場總線 FF 基金會現(xiàn)場總線 FF 是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的一種技術。現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有開放性的通信協(xié)議系統(tǒng)，系統(tǒng)的開放性決定 了它具有互操作性和互用性。 現(xiàn)場總線技術 現(xiàn)場總線以數(shù)字信號取代模擬信號，在 C3 技術即計算機(Computer)、控制 (Control)、通信 (C ommunieation)的基礎上，大量現(xiàn)場檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場設備，一大批數(shù)字化、智能化的高新技術產(chǎn)品應運而生，自動化儀表與控制系統(tǒng)以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣大用戶面前。目前所研究的軟開關技術不再采用有損緩沖電路，而是真正減小開關損耗，而不是開關損耗的轉移。如果不改善開關管的開關條件，其開關軌跡很可能會超出安全工作區(qū)，導致開關管的損壞。所以功率變換 是其核心部分，主要由開關電路和控制器組成。 (3)升 降壓型變換器 輸出電壓即可低于輸入電壓，也可高于輸 入 電 壓 ， 通 常 由 前 兩 種 類 型 的 變 換 器 串 聯(lián) 組 成 ， 也 稱 為BuckBoost 型變換器。因此，必須在太陽電池和負載之間加入阻抗變換器，使得變換后的