【正文】 值?！?U《 0時，則 Ur 第 4 章 光伏電池和 MPPT 技術(shù)研究 15 的值加上 step 的設(shè)定值，一直循環(huán)下去，直到 Po=P(k)。 圖 45中，左邊是輸入量，右邊是輸出量。 ]1A K Tqe x p[os ??? ）（ VIII () （ I:工作電流， Io:反向飽和電流， V:輸出電壓） 因此，輸出功率為： }1]{ e x p [os ????? VA K TqVIVIP () 從式（ ）可看出，輸出功率與日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度有關(guān)，且不成線 性關(guān)系。 圖 42 第 4 章 光伏電池和 MPPT 技術(shù)研究 10 圖 41表明，當(dāng)電壓一定時（在 020V 區(qū)間內(nèi)）， 輸出電流與功率都跟光照強(qiáng)度呈正比關(guān)系。 其中 DC／ DC 變換由 Boost 模塊實現(xiàn)， DC／ AC 變換由逆變器實現(xiàn)。在這里，我們將采用單相半橋逆變電路，通過設(shè)置電路的一些參數(shù)，使其輸出波形為方波。逆變模塊將直流電流變成交流電流，當(dāng)頻率和相位都與電網(wǎng)一致時，逆變器的輸出電 流可接入電網(wǎng)。圖中的藍(lán)色圓圈代表空穴 。 缺點(diǎn) ： （ 1）易受周圍環(huán)境的影響，如遇陰雨天氣，電池 的輸出功率明顯降低。 第 2 章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 4 第 2 章 光伏 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概念及其優(yōu)缺點(diǎn) 光伏電池在光照條件下產(chǎn)生的直流電，分別經(jīng)升壓斬波電路和逆變電路進(jìn)行 DC/DC和 DC/AC 轉(zhuǎn)換后，變成與電網(wǎng)同頻同相的交流電，再接入電網(wǎng)給用戶供電，這就是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 當(dāng)前開發(fā)的重心放在晶體硅和非晶硅電池上面。我國發(fā)射的人造衛(wèi)星，就攜帶有太陽能電池板，用來維持探測儀器的正常工作。 第 1 章 緒論 2 圖 11 當(dāng)前，由于能源的大量消耗，人類社會已經(jīng)開始出現(xiàn)了能源危機(jī)。 （ 5）由 于當(dāng)前技術(shù)不成熟，開發(fā)成本仍然比較高。 能源按照利用規(guī)模和技術(shù)成熟度，可以劃分為常規(guī)能源和新能源。在這里，我們將逐步分析光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)把太陽能轉(zhuǎn)變成電能這個過程的各個環(huán)節(jié)，利用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)實現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出，并用 MATLAB 軟件對光伏發(fā)電系統(tǒng)的每個部分進(jìn)行建模。盡我所知，除了文中特別加 以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得井岡山大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。論文的公布（包括刊登）授權(quán)井岡山大學(xué)教務(wù)處辦理。人類可利用的能源種類繁多，如深埋地底的煤炭，儲量豐富的石油，干凈清潔的風(fēng)能，廉價易得的天然氣，以及無處不在的太陽能等。 （ 2）應(yīng)用時不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，因此有利于環(huán)保。在這種良好的機(jī)遇下，眾多能源專家一致認(rèn)為新能源行業(yè)要抓住這次機(jī)會，積極發(fā)展太陽能、風(fēng)能發(fā)電等。因此，積極發(fā)展太陽能等新型能源，不但可以使得地球上的清潔能源充分利用，而且是維持人類社會發(fā)展的必經(jīng)之路。如太陽能驅(qū)動的玩具小車，裝有太陽能電池板的路燈等 ；三 ， 并網(wǎng)發(fā)電， 這是未來太陽能利用方面的主流趨勢。根據(jù)目前光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，到本世紀(jì)中葉，光伏電站的總裝機(jī)容量將達(dá)到一億五千瓦， 相當(dāng)于 60 個大型 燃 煤電廠 的規(guī)模，節(jié)約煤礦資源，保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢愈加突出 。 （ 2） 發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電直接接入電網(wǎng)，無需加蓄電池，降低了發(fā)電成本，且避免了蓄電池對環(huán)境產(chǎn)生危害。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其組件介紹 2． 2． 1 太陽能電池的工作原理 為了了解光伏電池的工作原理，我們首先要熟悉半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，如圖 21 所示 ： 第 2 章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 5 圖 21 硅原子用圖 21 中的正電荷表示，正電荷被四個負(fù)電荷包圍。其過程如圖 24所示： 圖 24 只要太陽能電池不處在黑暗環(huán)境中，就有源源不斷的電流往外輸出。 （ 2）光伏并網(wǎng)逆變器 太陽能電池直接輸出的是直流電，可供電給消耗直流電的負(fù)載。由圖31可直觀地看出：光伏電池產(chǎn)生的電壓，經(jīng)過 boost模塊升壓以及整定后，變成質(zhì)量合格的直流電，再輸送給逆變器，這期間，直流電變成交流電。 圖 41 圖 41可見，光照強(qiáng)度一定時，電壓 VI曲線并非呈簡單的線性關(guān)系，在 017v 范圍內(nèi)，電流不隨電壓升高而改變；在 1720v 內(nèi)，電流隨電壓增大而減小。 光伏電池的結(jié)構(gòu) 圖 43 圖 43中 Is 為理想電流源。 S:光伏陣列表面承受的太陽輻射強(qiáng)度。 干擾觀察法 控制流程圖如圖 48 所示。改進(jìn)前步長是一定的，因此它不能穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)處，現(xiàn)在我們嘗試找一種方法，當(dāng)干擾方向錯誤時，能使得步長變小，它就會離最大功率點(diǎn)位置更近，如此反復(fù)，它就會最終落在最大功率點(diǎn)處。 第 4 章 光伏電池和 MPPT 技術(shù)研究 17 圖 410 圖 411 模塊外觀 第 5 章 Boost 模塊的設(shè)計及仿真 18 第 5 章 Boost模塊的設(shè)計及仿真 圖 51 a）所示為升壓斬波電路圖，電容 C 可以保持 R 上的電壓基本不變，當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時，電源 E可對電感 L進(jìn)行充電， L吸收電能。 輸入功率為： i i LP UI? （ ） 輸出功率為： o o oP UI? （ ） 第 5 章 Boost 模塊的設(shè)計及仿真 19 一般我們認(rèn)為 ioPP? 因此有： 000 1 1 IIUUI il ???? （ ） 由（ ）（ ）（ ）可推導(dǎo) Lc 為 TRLc 2)1(2 ?? ?? （ ） 下面我們來求電容： TIQ ?0?? RC TUC TICQU ?? 000 ????? （ ） 那么： 00UR TUC ?? ? （ ） 由式（ 6） TRLc 2)1(2 ?? ??， f=5KHz ， T= 42 10 s?? ，將 oU 、 ? 、 oP 代入可得HLC ??? 由式（ 8）00UR TUC ?? ? ，脈動率設(shè)為 10%， VUU 10%1000 ???? ，將數(shù)據(jù)代入得：FC ??? 圖 52 升壓斬波電路 分析：接口 1 接受觸發(fā)脈沖信號，接口 2 測量直流電兩端的電壓，接口 3測量流過電感L 的電流，即 i1，接口 4 測量流過電阻 R 的電流，接口 5測量電阻 R兩端的電壓，接口 第 5 章 Boost 模塊的設(shè)計及仿真 20 6 測量二極管的參數(shù)，接口 7 測量 IGBT 參數(shù)，因此，如果能觀察到接口 5 的輸出電壓高于接口 2的電壓，則說明實現(xiàn)了該電路的功能。 第 6 章 逆變器的設(shè)計及仿真 23 第 6 章 逆變器的設(shè)計及仿真 在該模塊中，我們采用單相半橋無源逆變電路來實現(xiàn) DC/AC 的轉(zhuǎn)換。第二個波形顯示電阻 R 兩端的電壓，第三個波形顯示流過電阻 R 的電流，由圖可見這是一個