太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù)(編輯修改稿)
2025-05-29 06:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 S C RLG并聯(lián)電阻 Rsh越大，不會影響短路電流的數(shù)值。所以下面設(shè)計中忽略 Rsh，得到簡化的光伏電池輸出特性方程： { e x p [ ( )] 1 }L G o s SqI I I V IRA k T? ? ? ? I：光伏電池輸出電流； V：光伏電池輸出電壓； IOS：光伏電池暗飽和電流 ； T：光伏電池的表面溫度； k：波爾茲曼常數(shù) (*1023 J/K) ； q：單位電荷(*1019C)； K1 ：短路電流的溫度系數(shù)； ISCR：標(biāo)準(zhǔn)測試條件（光伏電池溫度 25℃ ，日照強度為 1000W/m2）下，光伏電池的短路電流； ILG：光電流；EGO：半導(dǎo)體材料的禁帶寬度； Tr：參考溫度 (。 K)； Ior： Tr下的暗飽和電流； A,B：理想因子，一般介于 1和 2之間 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) ( 1 )LGO C DS C RA k T IV V InqI? ? ?47 光伏電池模型 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 參考文獻： 茆美琴，余世杰，蘇建徽 .帶有 MPPT 功能的光伏陣列 Matlab 通用仿真模型 [J].系統(tǒng)仿真學(xué)報 .（ 5） :12481251. 48 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 2．光伏電池的伏安特性 2．光伏電池的伏安特性 圖 4－ 20 光伏電池的伏 ―― 安特性 ` 機械工業(yè)出版社 49 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 當(dāng)負(fù)載 RL從 0變化到無窮大時，即可得到如圖所示太陽能電池輸出特性曲線。調(diào)節(jié)負(fù)載電阻 RL到某一值 Rm時，在曲線上得到一點 M，其對應(yīng)的工作電壓和工作電流之積最大，即 Pm=Im*Vm，將此 M點定義為最大功率輸出點（ MPP）。 光伏電池的輸出特性圖 50 MPPT本質(zhì)上是一個尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流和功率，比較它們之間的變化關(guān)系，決定當(dāng)前工作點與峰值點的位置關(guān)系，然后控制電流（或電壓）向當(dāng)前工作點與峰值功率點移動，最后控制電流（或電壓）在峰值功率點附近一定范圍內(nèi)來回擺動。 圖 422 不同光照強度下的光伏電池最大功率點 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 光伏陣列的組成與輸出特性 3． MPPT工作原理 51 在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在最大，也就是讓光伏電池工作在最大功率點，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。 MPPT就是一個不斷測量和不斷調(diào)整以達到最優(yōu)的過程，它不需要知道光伏陣列精確的數(shù)學(xué)模型，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當(dāng)前工作點逐漸向峰值功率點靠近，使光伏系統(tǒng)運作在峰值功率點附近。 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) +V s+V o u tD C / D C 變 換 器R e q( a )+R Lab常用的 MPPT控制算法 ? 定電壓跟蹤法： 先求得或設(shè)置某一中心電壓，通過控制使光伏陣列的輸出電壓一直保持該電壓，從而使光伏系統(tǒng)輸出功率達到或接近最大功率輸出值。 ? 2 、擾動觀察法： 151050 20 25U /V204060P/WP1P2P3P4P5Pn 1 Pn? 增量電導(dǎo)法 根據(jù)光伏陣列的 P/U曲線，當(dāng)輸出功率為 P最大時，即 Pmax處的斜率為零。可得： ? 模糊邏輯控制法： 根據(jù)溫度、光照等參數(shù)進行邏輯推算。 ? 最優(yōu)梯度法： 以梯度算法為基礎(chǔ)的多維無約束最優(yōu)化問題的數(shù)值計算方法。 0,IdP dIIUdU dUdIdU U? ? ???即：54 光伏發(fā)電充電控制策略 機械工業(yè)出版社 第 4章 太陽能、光伏發(fā)電與控制技術(shù) 1 鉛酸蓄電池工作原理 蓄電池的兩組極板都浸在稀硫酸溶液里，如果通以適當(dāng)電流，則正極板上的硫酸鉛就變成棕褐色的二氧化鉛（ PbO2，也稱過氧化鉛），負(fù)極板上的硫酸鉛變成灰色的海綿狀鉛（ Pb）。 放電時，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都吸收硫酸，逐漸變成硫酸鉛（ PbSO4）。當(dāng)大部分活性物質(zhì)變成硫酸鉛（PbSO4）后，蓄電池的電壓就下降到不能再放電了。蓄電池到了這個時候就需要充電，使硫酸鉛重新恢復(fù)為正極的二氧化鉛和負(fù)極的海綿狀鉛，供繼續(xù)放電使用。 正極板 負(fù)極板 2 鉛酸蓄電池充電過程分析 1 1110987654320adcboe蓄電池電壓（單位：伏)正常充電率充電時間（單位：小時）3 鉛酸蓄電池充電控制策略 充電電流充電電壓過充電壓 V OC +10 %最大充電電流Time開路電壓 V OC10 %過放電壓 V OC充電電流充電電壓最大充電電流Time最大電壓調(diào)節(jié)點 14 . 4V最小電壓調(diào)節(jié)點 11 . 8V缺點：由于光伏電池輸出特性依賴于外界環(huán)境，實際應(yīng)用中往往不能使 光伏電池輸出最大電流，從而延長充電時間。 ? 光伏發(fā)電蓄電池充電策略 1）充電開始階段，設(shè)置最大充電電流為 C/10，此時只要充電電流不超過最大允許充電電流，進行最大功率點跟蹤，光伏電池輸出最大功率給蓄電池充電，如果由于光照強度較大引起充電電流大于最大允許充電電流，則退出最大功率點跟蹤控制，此時以最大允許充電電流給蓄電池充電；一旦光照強度減弱導(dǎo)致充電電流小于最大允許充電電流，此時重新進行最大功率點跟蹤控制，使光伏電池輸出最大功率。 2）充電過程中，一旦蓄電池兩端電壓上升到某一設(shè)定值，逐步減小最大允許充電電流，如圖中曲線 C C… Cn所示。以不同充電速率重復(fù)上面充電過程，經(jīng)過若干次循環(huán)后，最大允許充電電流下降到 C/100，此時蓄電池完全充滿。 4 充電控制器電路設(shè)計 光伏電池陣列EdVTD1D2C1C2L1L2?uk充電控制器主電路 工作原理 VTD2C1 uSL1L2C2iL1 iL2uC2uOVTD2C1
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