【正文】 參考文獻(xiàn) [1]王長(zhǎng)貴 .新能源和可再生能源的現(xiàn)狀和展望 [J].太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集， 20xx,9. [2]王長(zhǎng)貴，崔容強(qiáng)，周篁 .新能源發(fā)電技術(shù) [M].北京 :中國(guó)電力出版社， 20xx. [3]RogerAMessenger,[M].ssLLC,20xx. [4]嚴(yán)陸光，崔容強(qiáng) .21 世紀(jì)太陽能新技術(shù) [M].上海：上海交通大學(xué)出版社， 20xx. [5]張興，曹仁賢 .太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，. [6]徐萍，光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì) [D].山東：山東大學(xué)， 20xx. [7]曹倩茹 .光伏發(fā)電的最大功率跟蹤研究 [D].西安：西安科技大學(xué)， 20xx. [8]徐鵬飛，劉飛，等 .采用最大功率點(diǎn)跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究 [J].電力電子技術(shù)， 20xx. [9]劉莫塵，獨(dú)立光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究 [D].合肥；合肥工業(yè)大學(xué)， 20xx. [10]JohanHREnslin,MarioSWolf,werpointtrackingconverter[J].,1997. [11]龍騰飛，丁宣浩 ,蔡如華 .MPPT 的三點(diǎn)比較法與登山法比較分析 [J].大眾科技， 20xx. [12]王兆安，黃俊 .電力電子技術(shù) [M].北京 .機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx. 致 謝 非常感謝 ***老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。圖中的功率、電壓和電流都存在小幅震蕩，這與采用電導(dǎo)增量法來實(shí)現(xiàn) MPPT 控制有關(guān)，是不可避免的。 1 個(gè)輸出端為： Gin。如圖 42 所示。 本文采用的是三角波比較方式。 由于線圈 L 中的磁場(chǎng)將改變線圈 L 兩端的電壓極性，這樣線圈 L 磁能轉(zhuǎn)化成的電壓 UL 與電源 US 串聯(lián)，以高于電源電壓向電容 C、負(fù)載 R 供電，電容器 C流入充電電流，當(dāng) UO 有降低趨勢(shì)時(shí)，電容向負(fù)載 R 放電，維持 UO 不變。與擾動(dòng)觀察法相比，電導(dǎo)增量 法穩(wěn)態(tài)的振蕩比擾動(dòng)觀測(cè)法??；與模糊邏輯控制法相比，電導(dǎo)增量法的算法明顯要簡(jiǎn)便些，且模糊邏輯控制法會(huì)忽略 PWM 的脈沖寬度的變化，dI=I(k)I(k1) dU=U(k)U(k1) dU=0? dI/dU=I/U? dI=0? dI/dUI/U? dI0? Uref=Uref+△ U Uref=Uref△ U Uref=Uref+△ U 輸入 U（ k） ,I(k) I(k1)=I(k) U(k1)=U(k) 結(jié)束 Y 開始 Y Y Y Y N N N N N Uref=Uref△ U 這也是本文采用電導(dǎo)增量法的原因。輸入變量則分別為光伏電池 PU 特性曲線上連續(xù)采樣的兩點(diǎn)連線的斜率值 E 以及單位時(shí)間斜率的變化值 CE，即 )1()( )1()()( ?? ??? kIkI kPkPkE （ 31） )1()()( ??? kEkEkCE （ 32） 其中， P（ k）和 I（ k）分別為光伏電池的輸出功率及輸出電流的第 k 次采樣值?；诓⒕W(wǎng)逆變器輸入?yún)?shù)的擾動(dòng)觀測(cè)法直接檢測(cè)逆變器輸入側(cè)光伏電 池的輸 出電壓和電流，通過計(jì)算光伏電池的輸出功率并采用功率擾動(dòng)尋優(yōu)的方法來跟蹤光伏電池的最大輸出功率點(diǎn)。光伏電池的溫度和環(huán)境溫度的關(guān)系為：光伏電池溫度 =環(huán)境溫度 +K*照度。 在 22 圖中，曲線 1，是二極管的暗伏安關(guān)系曲線，即無光照射時(shí)光伏電池的伏安曲線；曲線 2，是電池接受光照后的伏安曲線，它可由無光照時(shí)的伏安曲線向第四象限位移 Isc 量得到。 1cm2 光伏電池的 Isc 值均為 1630mA。 2 光伏電池的原理及其特征 光伏電池是利用半導(dǎo)體材料的電子特性把陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的一種固態(tài)器件。但是日照時(shí)間長(zhǎng)，日射強(qiáng)度大，為光伏發(fā)電提供了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。 (5)可靠性高，壽命長(zhǎng)，并且應(yīng)用范圍廣。但太陽能在利用中不會(huì)給空氣帶來污染，也不破壞生態(tài)，是一種清潔安全的能源。 太陽能可以不分地域地輻射到地球的每一個(gè)角落，從而成為二十一世紀(jì)最具大規(guī)模開發(fā)潛力的新能源之一。然而，隨著人類對(duì)能源需求的日益增加，化石能源的儲(chǔ)量正日趨枯竭。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 摘要 隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 ,對(duì)能源的需求越來越大 ,地球化石資源的大量開采與消耗 ,使石油 、 煤炭等自然資源日趨短缺 ,同時(shí)也給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。全世界對(duì)能源的消耗在 1970 年約為 83 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而在 1995年，這種消耗達(dá)到了 140 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，即 25 年間增長(zhǎng)了 69． 7％，并預(yù)計(jì)，到2020 年全世界對(duì)能源的消耗會(huì)達(dá)到 195 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽是個(gè)巨大的能源，地球上絕大部分能源歸根究底是來自太陽的。 (5)周而復(fù)始，可以再生 在自然界可以不斷生成并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源，稱為可再生能源。 太陽能光伏發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進(jìn)行，所以它適用于各家各戶分別進(jìn)行發(fā)電，而且可以連接到供電網(wǎng)絡(luò) 上，使得各個(gè)家庭在電力富裕時(shí)可將其賣給電力公司，不足時(shí)又可以從電力公司買入。通過在人口相對(duì)集中的地區(qū)建立設(shè)備容量 100kVA 以下的獨(dú)立光伏電站，解決鄉(xiāng)村一級(jí)基本生產(chǎn)、辦公‘生活用電需要是提高用電普及率的有效途徑；同時(shí)獨(dú)立光伏電站還可為小型農(nóng)場(chǎng)、畜牧養(yǎng)殖中心提供電源，有利于提高當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化水平。它的種類很多，大致可分為硅光伏電池、化合物半導(dǎo)體光伏電池。環(huán)境溫度的升高， Isc 值也會(huì)略有上升，一般來講，溫度每上升高 1℃， Isc 值上升 78181。經(jīng)過坐標(biāo)變換，最后可得到常用的光照光伏電池的電流 電壓特性曲線，如圖 23 所示。 3 光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤（ MPPT）控制 光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且其輸出受光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況的影響。 一般正常情況下，光伏電池 PU 特性曲線是一個(gè)以最大功率點(diǎn)為極值的單峰值函數(shù)，這一特點(diǎn)為采用擾動(dòng)法來尋找最大功率點(diǎn)提供了條件，而擾動(dòng)觀測(cè)法實(shí)際上采用了步進(jìn)搜索的思路，即從起始狀態(tài)開始，每次對(duì)輸入信號(hào)做一有限的變換，然后測(cè)量由于輸入信號(hào)變換引起輸出變換的大小和方向，待方向辨別后，再控制被控對(duì)象的輸入按需要的方向調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自尋優(yōu)最優(yōu)控制。顯然，若 E（ k） =0，則表明光伏電池已經(jīng)工作在最大功率輸出狀態(tài)。 MPPT 控制方案設(shè)計(jì) MPPT 控制的基本電路 光伏陣列 MPPT 控制一般要通過 DC/DC 電路實(shí)現(xiàn)，主要采用的電路結(jié)構(gòu)有以下幾種： ① Buck 型變換器：廣泛應(yīng)用于光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤、蓄電池充電和光伏直流電機(jī)控制等，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、控制易于實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是只能用于降壓輸出控制。由 US+UL向負(fù)載 R 供電時(shí)， UO 高于 US，故稱它為升壓變換器，工作中輸入電源供電的電流是連續(xù)的，但流經(jīng)二極管 D1 的電流卻是脈動(dòng)的，由于有 C 的存在，負(fù)載 R 上電流 IO 仍然是連續(xù)的。 比較器的調(diào)制波為三角波，從正端輸入，參考電壓從比較器的負(fù)端輸入，用參考電壓切割三角波，在比較器的輸出端形成一組 PWM 波，用這組脈沖控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，達(dá)到控制后級(jí)電路等效電阻的目的。 圖 42 建立 MPPT 模塊第一步 接著，我們定義 2 個(gè)輸出端口的名稱、屬性，其中之一如圖 43 所示。通過比較 Vref 和 Em，生成 PWM波信號(hào)控制開關(guān)管通斷。 如圖 415 所示，是 MPPT 控制器模塊按照電導(dǎo)增量法控制系統(tǒng)輸出的 PWM控制信號(hào) Vref。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時(shí)間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠(chéng)摯的謝意。還有 基于 PSCAD 的光伏陣列 MPPT 的仿真， 驗(yàn)證了其輸出特性，證明了其可行性。 圖 411 是光照強(qiáng)度的變化曲線，可以看見當(dāng) S 從 ——1 變化時(shí)，輸出電壓 Vin 基本沒有發(fā)生變化（如圖 412 所示），但輸出功率 Pout 明顯增加（如圖413 所示），輸出電流 Ia 也發(fā)生明顯變化（如圖 414 所示），這與圖 25 光伏陣列的 PUL， ILUL 特性曲線吻合。 圖 47 控制光照強(qiáng)度模塊圖 實(shí)現(xiàn)其功能的腳本： IF ($)THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout=1 END IF （ 4）比較器模塊 該模塊有 2 個(gè)控制信號(hào)作為輸入端分別為： MPPT 的輸出信號(hào) Vref,另一個(gè)輸入端 Em 連接波形發(fā)生器。在這里我們定義 MPPT 模塊有兩個(gè)輸入量：輸入電壓 Vin，輸入電流 Iin；一個(gè)輸出量 Vref，它通過和三角波比較產(chǎn)生 PWM 信號(hào)用以控制開關(guān)管的占空比。不同的 PWM 控制策略對(duì)參考電壓的跟蹤能力是不一樣的 [11]。U S+ U L Li LC+I OR+U 0U SLi L U L +C+I OR+U O （ a） (b) 圖 39 Boost 變換器電路改造控制過程圖 當(dāng)圖 38 中開關(guān)管 T 關(guān)斷時(shí)， Boost 電路等效電路圖如圖 39（ b）所示。 采用電導(dǎo)增量法的主要優(yōu)點(diǎn)是 MPPT 的控制穩(wěn)定度高，當(dāng)外部環(huán)境參數(shù)變化時(shí)，系統(tǒng)能平穩(wěn)地追蹤其變化，且與光伏電池的特性和參數(shù)無關(guān)。所以可定義模糊邏輯控制器的輸出變量為工作點(diǎn)電壓的校正值 dU。 對(duì)于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)而言，從觀測(cè)對(duì)象來說，擾動(dòng)觀測(cè)法又分為兩種：一種是基于并網(wǎng)逆變器輸入?yún)?shù)的擾動(dòng)觀測(cè)法；另一種是基于并網(wǎng)逆變器輸出參數(shù)的擾動(dòng)觀測(cè)法。其中所指的溫度應(yīng)為光伏陣列本體的溫度而非環(huán)境溫度。 光伏電池的特性曲線 光伏電池的電壓 電流關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱伏安特性曲線 [2]，如圖 22 所示。 Isc 值正比于光伏電池的面積和入射光的光照強(qiáng)度。 然后是仿真模塊，本文通過 PSCAD 仿真軟件來模擬最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)，會(huì)詳細(xì)介紹仿真的過程以及結(jié)果。 我國(guó)西部幅員遼闊、地廣人稀、負(fù)荷密度小，不利于常規(guī)電網(wǎng)的延伸。光伏發(fā)電本身不向外界排放廢物，沒有機(jī)械噪聲，是一種理想的能源。此外，其他新能源中水電、核能、地?zé)崮艿?，在開發(fā)利用的過程中，也都存在著一些不能忽視的環(huán)境問題。隨著經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的全球化，環(huán)境污染也日益呈現(xiàn)國(guó)際化趨勢(shì)，近年來出現(xiàn)的危險(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移問題就是這方面的突出表現(xiàn)。 能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高極為重要。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 因此大力發(fā)展太陽能成為了當(dāng)務(wù)之急。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 根據(jù)公認(rèn)的估算，如果人類對(duì)能源的需求以目前的速度增長(zhǎng)，全世界的石油將在今后 40 年間被耗盡，而天然氣和煤也最多分別能維持 60 年和 200 年左右。 煤炭，石油都是古時(shí)候由動(dòng)物或植物存儲(chǔ)下來的太陽能。太陽能屬于可再生能源。 光伏發(fā)電有更加激動(dòng)人心的計(jì)劃。 近期我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)仍將是為無電地區(qū)供電為主，有一定的市場(chǎng)潛力，但也有局限性。其中硅光伏電池包括單晶硅、多晶硅、非晶硅電池；化合物半導(dǎo)體光伏電池包括砷化鎵光伏電池等。A。 I m pI s cIUU m pU O C21 IUISCUmPmUOC 1未受光照； 2受光照 Isc短路電流 Uoc開路電壓