【正文】 第五章 總結(jié)長(zhǎng)期以來，人們就一直在努力研究利用太陽(yáng)能。 光伏陣輸出與負(fù)載電阻輸入的電壓、功率和電流仿真曲線如下圖所示。如果功率增大就繼續(xù)使用原擾動(dòng)。因此，如何在時(shí)刻變化外界環(huán)境下，使光伏電池維持在最大功率點(diǎn)處，成為光伏系統(tǒng)中一個(gè)急需解決而又非常重要的問題?？傊?，直流斬波器廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)調(diào)速、開關(guān)電源、直流電壓隔離等各個(gè)領(lǐng)域中。設(shè)V通態(tài)的時(shí)間為t，此階段L上積蓄的能量為：EIT設(shè)V斷態(tài)的時(shí)間為t，則此期間電感L釋放能量為：（EE）IT穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等： （13）T/t1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路。 斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式，Ts（周期）不變，改變Ton（通用，Ton為開關(guān)每次接通的時(shí)間），二是頻率調(diào)制方式，Ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。因此，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，光伏電池很難保證最大功率的輸出，從而造成能源上的浪費(fèi)。同樣，光伏電池陣列(Array)是由許多小單位的模組經(jīng)由并聯(lián)或串聯(lián)組合所組成的。光生載流子的運(yùn)動(dòng)，由于中和掉部分空間電荷，使PN結(jié)勢(shì)壘減低，引起正向注入。2．2 光伏電池的工作原理光伏發(fā)電應(yīng)用首要解決的是怎樣將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。③ 肖特基結(jié)光伏電池。1．5 實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo)首先通過對(duì)太陽(yáng)能電池的物理模型和電特性的分析計(jì)算，建立了太陽(yáng)能電池的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合s函數(shù)，在Matlab／Simulink環(huán)境下建立其動(dòng)態(tài)仿真模型。使用simulink來建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng))，將是一件非常輕松的事。隨著常規(guī)能源如石油、煤炭等消耗量的大規(guī)模增加，日益惡化的生態(tài)環(huán)境迫使世界各國(guó)開始積極尋找一條新的可持續(xù)發(fā)展的能源之路。本文著重對(duì)光伏陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，建立了MATLAB 仿真模型，提出了相應(yīng)的控制策略，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。目前我們通常使用的光伏電池效率在15%左右，即使世界上最先進(jìn)技術(shù)的光伏電池在特殊的實(shí)驗(yàn)條件下也只能達(dá)到40%，因此光伏電池最大功率跟蹤就變得十分重要，所以長(zhǎng)期以來都是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，利用光伏發(fā)電最大功率跟蹤實(shí)時(shí)跟蹤光伏方陣的最大功率點(diǎn)，使得光伏方陣能以最大的功率輸出，可以提高系統(tǒng)的輸出。第二章 光伏電池特性的研究太陽(yáng)能發(fā)電是提供新能源和減少環(huán)境污染的有效手段之一。指將兩種對(duì)光波吸收能力不同的半導(dǎo)體材料疊在一起構(gòu)成的光伏電池。在擴(kuò)散作用下，N區(qū)的一部分電子進(jìn)入P區(qū)，P區(qū)得一部分空穴進(jìn)入N區(qū)，結(jié)果在交界面附近，P區(qū)一邊因失去了帶正電的空穴和接受了帶負(fù)電的電子，呈現(xiàn)負(fù)電性；N區(qū)一邊因失去帶負(fù)電的電子和接受了帶正電的空穴，而呈現(xiàn)正極性。由圖21中電流的流向可得光伏電池的輸出特性方程： （21） （22） （23）。C）。但有時(shí)所供的直流電壓不符合設(shè)備需要，仍需變換，稱為DC/DC變換。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源)， 同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。 boost斬波電路 boost斬波電路原理通常用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源,實(shí)際L值不可能為無窮大。占空比為30%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81：、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖 脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖1占空比為40%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81： 脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖2占空比為50%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81： 脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖3第四章 最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究光伏發(fā)電具有無污染、無噪音、取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)，越來越來受到關(guān)注，在未來的供電系統(tǒng)中占有重要的地位。 MPPT算法的總體模型上圖所示是MPPT算法的總體模型，我們通過對(duì)MPPT模塊的替換，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的MPPT算法進(jìn)行仿真研究。下圖為擾動(dòng)觀測(cè)法的控制流程圖。因此當(dāng)采用P＆O時(shí)，擾動(dòng)幅度的大小就需由使用者來做一取舍。在此基礎(chǔ)上提出了最大功率點(diǎn)跟蹤的基本原理與現(xiàn)實(shí)意義，介紹了現(xiàn)有的幾種比較常用的MPPT算法的基本工作原理，包括恒壓法和擾動(dòng)觀察法，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了說明。然后檢測(cè)擾動(dòng)后光伏電池的輸出電壓U和電流I,計(jì)算出擾動(dòng)前后的功率變化量dP和電壓變化量dU。 仿真結(jié)果 采用變步長(zhǎng)的ode23tb(stiff/TRBDF2) 仿真,最小步長(zhǎng)與最大步長(zhǎng)自動(dòng)調(diào)節(jié),相對(duì)誤差允許范圍為110 3 ,絕對(duì)誤差范圍為自動(dòng)調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：方法原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，受溫度變化影響較小。在最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)中，確立一個(gè)好的算法是其中的關(guān)鍵，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(yīng)性來對(duì)非線性、不確定性的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制，無疑是一個(gè)很好的選擇。另外，通過直流斬波器的調(diào)磁作用，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)及勵(lì)磁電流，也可以達(dá)到調(diào)速的目的。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感L上積儲(chǔ)的能量為。直流斬波電路實(shí)際上采用的就是PWM技術(shù)，這種電路把直流電壓斬成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來獲得所需要的輸出電壓。另一方面，同時(shí)通過比較我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著工作溫度的升高，光伏電池的短路電流增加而最大輸出功率減小。19K1短路電流的溫度系數(shù)A/Kλ日照強(qiáng)調(diào)W/m178。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)共存，在一定的溫度和光照下，這兩種作用相互矛盾又相互聯(lián)系的統(tǒng)一在一個(gè)整體內(nèi)，最后達(dá)到平衡，這就是PN結(jié)的形成過程。由于在這種材料中的正、負(fù)電荷有一部分會(huì)因?yàn)榫w晶界連接的不規(guī)則性而損失，所以不能全部被PN結(jié)電場(chǎng)所分離，使之效率一般要比單晶硅光伏電池低，但多晶硅光伏電池成本較低；非晶硅材料基本被制成薄膜電池形式，其造價(jià)廉價(jià)，但光電轉(zhuǎn)換效率比較低，穩(wěn)定性也不如晶體硅光伏電池，目前主要用于弱光性電源，如手表，計(jì)算器等的電池。2．1光伏電池的分類光伏電池多用半導(dǎo)體固體材料制造，也有用半導(dǎo)體加電解質(zhì)的光化學(xué)電池，發(fā)展至今也已種類繁多，無論采用何種材料生產(chǎn)光伏電池，他們對(duì)材料的一般要求是：半導(dǎo)體材料的禁帶不能太寬；要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率；材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染；材料便于工業(yè)化生產(chǎn)，而且材料的性能要穩(wěn)定。所有光伏系統(tǒng)都希望太陽(yáng)能光伏陣在同樣日照、溫度的條件下輸出盡可能多的電能，這也就在理論上和實(shí)踐上提出太陽(yáng)能光伏陣的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT，Maximum PowerPoint Tracking)問題。1．2．2 最大功率點(diǎn)跟蹤光伏電池有著非線性的光伏特性，所以即使在同一光照強(qiáng)度下，由于負(fù)載的不同而輸出不同的功率，將其直接與負(fù)載相連是很不明智的，一般來說都采用一個(gè)變換裝置，使太陽(yáng)能的輸出功率保持在它所能輸出的最大狀態(tài)，再使它向負(fù)載供電，即所謂的最大功率跟蹤器。關(guān)鍵詞：光伏電池；最大功率點(diǎn)跟蹤；擾動(dòng)觀察法；變步長(zhǎng)；MATLAB/SIMULINK仿真。O）進(jìn)行了仔細(xì)的分析，并提出了改進(jìn)的方法：通過變步長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)占空比跟蹤的方法。在其它一些供電系統(tǒng)，往往由于斷電而立即造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而太陽(yáng)能系統(tǒng)仍能保證穩(wěn)定可靠地工作。隨著這種分布式并網(wǎng)電站的容量越來越大，太陽(yáng)輻射的波動(dòng)引起的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的瞬態(tài)變化以及這種變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和對(duì)電網(wǎng)的影響不容忽視。因此，光伏電池的研究與開發(fā)越來越受到世界各國(guó)的廣泛重視。其中：?jiǎn)尉Ч璨牧辖Y(jié)晶完整，載流子遷移率高，串聯(lián)電阻小，光伏轉(zhuǎn)換效率最高，可達(dá)20%左右，但成本比較昂貴；多晶硅材料晶體方向無規(guī)律。漂移流正好和上述交界面的擴(kuò)散流方向相反。23q單位電荷C10175。其原因是：開路電壓與太陽(yáng)能照射強(qiáng)度成對(duì)數(shù)上升而短路電流只與太陽(yáng)能照射強(qiáng)度成正比。但以IGBT為功率器件的直流斬波電路在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下問題：（1）系統(tǒng)損耗的問；（2）柵極電阻；（3）驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)的問題。當(dāng)VG為高電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，12V電源向L充電，充電基本恒定為,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值，記為。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電樞電壓及磁場(chǎng)的大小，通過直流斬波器的調(diào)壓作用，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。要解決此問題可在光伏電池與負(fù)載間加入最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，使光伏電池始終能夠輸出其最大功率，