【正文】 Boost 升壓電路，可以工作在電流斷續(xù)工作模式 (DCM)和電流連續(xù)工作模式(CCM)。 間歇掃描法在控制過程中由于要周期性掃描各工作點的功率從而引起太陽電池工作電壓的周期性大幅度變動 ,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低 ,其實掃描過程中也不必要地?fù)p失了一些功率。故基于式 ? ?0 0 0e x p 1e x p 1g s at Sg s atqI I I V I RA KTqVI I IA KT? ????? ? ? ???? ????? ? ??????? ? ? ?????? ????? （ 1） 有光伏陣列輸出電壓為 : 開始 測量 V(K),I(K) P(K)－ P(K－ 1)=0 P(K)－ P(K－ 1)＞ 0 V(K)－ V(K－ 1)＞ 0 V(K)－ V(K－ 1)＞ 0 Vref=Vref－ C Vref=Vref＋ C Vref=Vref－ C Vref=Vref＋ C 返回 Y N Y Y N Y N N ln g s a tsatI I IA K TVqI????? ???? （ 2） 由式 (1),(2)得 : ? ?m g s a td I qg I I Id V A KT? ? ? ? ? （ 3） 光伏陣列輸出功率為： e x p 1g s a t qVP V I I A K T??????? ? ????????????? （ 4） 光伏陣列輸出功率對電壓的變化率為 : ? ? ln sa t gg sa tsatmd P d II I Vd V d VI I II I I III g V? ? ? ?????? ? ? ? ?????? （ 5） 令式 (5)中 IΔ =0 ,則有 gm = I/V,即在最大功率點處 ,光伏陣列外電路的導(dǎo)納增 量等于負(fù)的等值導(dǎo)納。因此，下面再介紹另外幾種跟蹤方法。 （ 1）原理 通過分析圖 8a中可以看出，在光伏電池溫度一定時，光伏電池的輸出 PU曲線上最大功率點電壓幾乎分布在一個固定電壓值的兩側(cè)。其搜索算法可分為自尋優(yōu)和非自尋優(yōu)兩種類別。它一般裝在逆變器中，但也有單獨設(shè)置的。 （二） 聯(lián)網(wǎng)逆變器 聯(lián)網(wǎng)逆變器是聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)的核心部件和技術(shù)關(guān)鍵。由于目前太陽電池的價格偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變電源的效率。當(dāng)過載 150%時，應(yīng)能持續(xù) 30S；當(dāng)過載 125%時，應(yīng)能持續(xù) 1min 及以上。由于太陽能電池和蓄電池發(fā)出的是直流電，當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是不可缺少的。邏輯控制方式是一種以模擬和數(shù)字電路為主構(gòu)成的控制器，通過測量系統(tǒng)有關(guān)的電氣參數(shù)，由電路進行計算 、 判斷，實現(xiàn)特定的控制功能；計算機控制方式能綜合收集光伏系統(tǒng)的模擬量 、 開關(guān)量狀態(tài)，有效地利用計算機的快速運算 、 判斷能力，實現(xiàn)最優(yōu)控制和智能化管理。控制器通過檢測蓄電池的電壓和荷電狀態(tài) ， 判斷蓄電池是否已經(jīng)達到過充點或過放點 ， 并根據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出繼續(xù)充 、 放電或終止充 、 放電的指令 。 圖 5 包含（ a），（ b），（ c）三個系統(tǒng) （ a）直流系統(tǒng) （ b）交流系統(tǒng) （ c）交直流混合系統(tǒng) （一） 太陽能電池方陣 太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，只能產(chǎn)生大約 電壓，遠低于 實際應(yīng)用的需要，因此不能單獨作為電源使用。 2 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究 2． 1 光伏發(fā)電的研究現(xiàn)狀和前景 通過太陽能電池（光伏電池）將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱為太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)（太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）。限制單晶硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率的主要技術(shù)障礙有： ① 電池表面柵線遮光影響；② 表面光反射損失； ③ 光傳導(dǎo)損失； ④ 內(nèi)部復(fù)合損失； ⑤ 表面復(fù)合損失。于是就使得 N 區(qū)與 P 區(qū)之間的薄層產(chǎn)生了電動勢，即光生伏打電動勢。（ 4）在太陽能電池 PN 結(jié) 的兩側(cè)引出電極，并接上負(fù)載，則在外電路中即有光生電流通過，從而獲得功率輸出，這樣太陽能電池就把太陽能（或其它光能）直接轉(zhuǎn)換成了 電能。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是最有應(yīng)用前景的太陽能利用方式。因此，人類要解決上述能源問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 關(guān)鍵詞： 光伏發(fā)電；最大功率點跟蹤；仿真 Abstract： Solar energy , as one of the most promising way for clean power generation, has caught more and more people39。但在光伏利用控制技術(shù)上 ,由 CVT(恒定電壓跟蹤器 ) 的制造相對簡單 ,許多產(chǎn)品仍然采用這種跟蹤方式以代替相對復(fù)雜一些的MPPT(最大功率點跟蹤 ) ,然而 ,這種方式所帶來的功率損失相比于近代微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及微電子器件的大幅度降價 ,已經(jīng)顯得很不經(jīng)濟。 太陽能電池工作原理的基礎(chǔ)，是半導(dǎo)體 PN 結(jié) 的光生伏打效應(yīng)。由于電子帶負(fù)電，空穴就表現(xiàn)為帶正電。但禁帶寬度太小也不合適，因為能量大于禁帶寬度的光子在激發(fā)出電子 空穴對后剩余的熱量m axmp mpin inIU PPP? ??? 轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而降低了光子能量的利用率? 太陽 能 電池的伏安特性強烈地隨日照強度 S 和較強烈地隨電池溫度 T 而變化。未與公共電網(wǎng)相聯(lián)接的太陽能光 伏發(fā)電系統(tǒng)稱為離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱為獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要應(yīng)用于遠離公共電網(wǎng)的無電地區(qū)和一些特殊處所，如為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠偏僻農(nóng)村 、牧區(qū)、海島、高原、荒漠的農(nóng)牧漁民提供照明、看電視、聽廣播等的基本生活用電，為通信中繼站、沿海與內(nèi)河航標(biāo)、輸油輸氣管道陰極保護、氣象臺站、公路道班以及邊防哨所等特殊處所提供電源。 在本系統(tǒng)中，采用閥控式密封鉛酸蓄電池 (VRAL 電池 )，具有使用方便和維護簡單的特點。⑤故障診斷定位 當(dāng)光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時，可自動檢測故障類型，指示故障位置，為對系統(tǒng)進行維護提供方便。根據(jù)本課題需要，選擇最大功率跟蹤型。要求該交 流電能達到一定的頻率穩(wěn)定精度，靜態(tài)時一般為177。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。而住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是與建筑結(jié)合的住宅屋頂聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由于具有許多優(yōu)越性，建設(shè)容易，投資不大，許多國家又相繼出臺了一系列激勵政策，因而在各發(fā)達國家倍受青睞，發(fā)展迅速，成為主流。 2. 聯(lián)網(wǎng)逆變器構(gòu)成 聯(lián)網(wǎng)逆變器主要由逆變器和聯(lián)網(wǎng)保護器兩大部分構(gòu)成，如圖 6 所示。當(dāng)負(fù)載特性與太陽電池陣列特性的交點在陣列最大功率點相 應(yīng)電壓Um之左時 ,MPPT的作用是使交點處的電壓升高 ,而當(dāng)交點在陣列最大功率點相應(yīng)電壓 Um之右時 ,MPPT的作用是使交點處的電壓下降。曲線擬合技術(shù) 預(yù)先測得太陽電池組件的輸出特性，并用顯示的數(shù)學(xué)表達式描述。以單晶硅太陽電池為例，當(dāng)環(huán)境溫度每升高 10℃時，其開路電壓下降率為 %一 %。 圖 8b （ 2）優(yōu)缺點分 析 由其算法原理可知 :采用 Pamp。 （ 2）優(yōu)缺點分析基于梯度變步長的 IncCond法的優(yōu)點是控制效果好，且控制穩(wěn)定度高，當(dāng)外部環(huán)境參數(shù)變化 時，系統(tǒng)能快速追蹤其變化，不受功率時間曲線開始 測量 V(K),I(K) V(K)－ V(K－ 1)＞ 0 dI/dV＝－ I/V dI/dV＞－ I/V 返回 N Y N Y N Vref＝ Vref－ C I(K)－ I(K－ 1)=0 I(K)－ I(K－ 1)＞ 0 Vref＝ Vref－ C Vref＝ Vr ef+C Vref＝ Vref+C Y Y N Y 圖 8C 的影響；在系統(tǒng)啟動過程中可實現(xiàn)快速跟蹤。圖 9示出其控制流程圖。 在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，即從電流連續(xù)后到最大輸出時， LonI? = LoffI? ，由式(1)和 (2)可得 off sson o f st eVt V V e???? （ 3） 因占空比 /onD t T? ，即最大占空比 maxD m a x o f s oso f s oV V e VeDV V V V?? ????? （ 4） 如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率，即 ? ?i o oL aveV I V I? ? ? （ 5） 由式 (4)和式 (5)得電感器平均電流 ? ? 1 oL ave II D? ? （ 6） 同時由式 (1)得電感器電流紋波 ? ?ssL e V DI Lf??? （ 7） 式中： f為開關(guān)頻率。這樣控制的目的是當(dāng)光照變化不大時 ,就延長掃描間隔時間 ,從而進一步減少工作點被擾動的次數(shù) ,提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 ,從而達到智能地改善系統(tǒng)控制性能的目的。 abs（ dP/dU）作為 IncCond 法中的步長數(shù)據(jù)，在 U離 Pm較遠時，系統(tǒng)跟蹤的步長較大；當(dāng) U離 Pm較近時，系統(tǒng)跟蹤的步長較小。 。 （ 2）優(yōu)缺點分析 采用 CVT控制的優(yōu)點是控制簡單且易實現(xiàn)；系統(tǒng)工作電壓具有良好的穩(wěn)定性。該算法根據(jù)預(yù)先測得的光伏陣列特性曲線 ,利用曲線擬合法得出能較準(zhǔn)確描述陣列特性的數(shù)學(xué)模型或?qū)⑶€以表的形式存儲在微處理器內(nèi)。光伏陣列的輸出功率具有強烈的非線性，而且和日射強度、環(huán)境溫度、陰、晴、雨、霧等氣象條件密切相關(guān)，要使系統(tǒng)處于比較理想的工 況，而且對于任何日照，都要發(fā)揮在當(dāng)前日照下光伏陣列輸出功率的最大潛力，就需要研究光伏陣列輸出功率特性以及最大功率點跟蹤策略。 （ 4）自動電壓調(diào)整 在剩余電力逆流入電網(wǎng)時，因電力逆向輸送而導(dǎo)致送電點電壓上升，與可能超過商用電網(wǎng)的運行范圍，為保持系統(tǒng)的電壓正常，運轉(zhuǎn)過程中要能夠自動防止電壓上升。大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站的主要特點是所發(fā)電能被直接輸送到電網(wǎng)上，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。 2%。由于計算機特別是單片機價格低廉 、 設(shè)計靈活 、 性能價格比高，因此目前設(shè)計生產(chǎn)的大中型光伏系統(tǒng)用的控制器大多采用單片機技術(shù)來實現(xiàn)控制功能。③蓄電池放電管理 對蓄電池放電過程進行管理，如負(fù)載控制自動開關(guān)機 、 實現(xiàn)軟啟動 、 防止負(fù)載接入時蓄電池端電壓突降而導(dǎo)致的錯誤保護等。 （二） 蓄電池組 光伏發(fā)電受季節(jié)、天氣及每日時間的影響很大，因此，這種供電系統(tǒng)必須要有儲能設(shè)備。通常工程中采用的方法是為光伏陣列安裝跟蹤裝置。從 V一 I特性可以看出，太陽 能 電池是 輸出 電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)近似恒定，在接近開路電壓時，電流下降率很大。由于太陽光中光子能量有大有小，只有那些能量比禁帶寬度大的光子才能在半導(dǎo)體中產(chǎn)生光生電子 空穴對，從而形成光生電流。每個原子的外殼電子都有固定的位置，并受原子核的約束。這個把太陽能或（其它光能）變換成電能的能量轉(zhuǎn)換器，就叫做太陽能電池。 太陽能的光伏技術(shù)利用在當(dāng)今世界 ,特別是非洲、南美、澳洲及亞洲各國 ,其增長幅度相當(dāng)大 ,主要原因是近幾年來太陽電池、電力電子及微電子技術(shù)的快速發(fā)展及人們環(huán)保意識的不斷增強 ,當(dāng)然 ,許多國家都制定了相應(yīng)的鼓勵政策 ,這也是光伏技術(shù)利用快速發(fā)展的原因之一。光伏發(fā)電系統(tǒng)各個方面