【文章內容簡介】 一起，以此獲得較大功率的輸出。2．2．2 發(fā)電原理如圖25是光伏系統(tǒng)發(fā)電原理圖，我們看到：在光照條件下，光伏組件產生直流電，實現(xiàn)光能與電能之間的單向轉換。逆變模塊將直流電流變成交流電流，當頻率和相位都與電網一致時，逆變器的輸出電流可接入電網。 圖25 2．2．3 系統(tǒng)主要組件介紹 （1）光伏電池光伏電池就是在光照情況下，可以產生電流的器件。我們在前面就已經介紹了太陽能電池的工作原理，這里不再贅述。光伏電池的輸出量不穩(wěn)定，還需要進行波形的調整，AC/DC的變換等過程才可以接入電網。光伏電池的輸出功率受很多因素影響，因此還需要一個模塊來控制它，使它的輸出功率最大，最大限度地利用太陽能。 （2）光伏并網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載。當接入交流負載時，必須在電池和負載之間連接逆變器。在電力電子變流技術中，我們學過單相和三相逆變電路、有源逆變和無源逆變電路、單相半橋和單相全橋逆變電路、正弦和非正弦逆變電路等。在這里，我們將采用單相半橋逆變電路，通過設置電路的一些參數(shù)，使其輸出波形為方波。 （3）系統(tǒng)控制器(MPPT) MPPT即Maximum Power Point Tracking的簡稱，中文意思為最大功率點跟蹤。利用該技術控制Boost模塊，可以使系統(tǒng)輸出每個時刻的最大功率，最大限度將太陽能轉換為電能。 （4）繼電保護裝置當電路中發(fā)生故障時，繼電保護裝置可以迅速動作，切斷故障電流，避免過大的電流流過系統(tǒng)時，引起設備發(fā)熱甚至損壞，從而使得光伏發(fā)電系統(tǒng)一直工作在安全狀態(tài)。 第3章 并網發(fā)電系統(tǒng)總框架圖第3章 并網發(fā)電系統(tǒng)總框架圖光伏電池MPPTBoost逆變器電網 圖31 總系統(tǒng)框圖圖中MPPT模塊即最大功率點跟蹤系統(tǒng)，Boost模塊的核心為升壓斬波電路。由圖31可直觀地看出：光伏電池產生的電壓，經過boost模塊升壓以及整定后，變成質量合格的直流電，再輸送給逆變器，這期間，直流電變成交流電。最后輸送給電網和用戶。MPPT模塊對光伏電池進行監(jiān)測，通過控制boost模塊的占空比，從而使得光伏電池穩(wěn)定地工作在最大功率點處。其中DC／DC變換由Boost模塊實現(xiàn)，DC／AC變換由逆變器實現(xiàn)。下面幾章我們將分別研究這幾個部分的工作原理和分析仿真后的結果，并建立PV電池模型。 第4章 光伏電池和MPPT技術研究 第4章 光伏電池和MPPT技術研究 光伏電池特性 圖41左圖每條曲線表示了光伏電池在一定光照強度下，電壓與電流的關系。圖41右圖表示了在一定光照強度下，輸出功率與電壓的關系曲線。圖42則表示PV與溫度的關系。圖41 圖41可見，光照強度一定時，電壓VI曲線并非呈簡單的線性關系，在017v范圍內，電流不隨電壓升高而改變；在1720v內，電流隨電壓增大而減小。PV曲線存在一個極值點，該點大約在Vpv=18v處。在018v內，Vpv與Ppv成正比關系；在1820v內，Vpv與Ppv成反比關系。圖42 圖41表明，當電壓一定時（在020V區(qū)間內）， 輸出電流與功率都跟光照強度呈正比關系。圖42可見，電壓相同的情況下，在Vpv14V時，溫度對輸出功率沒有影響，而當電壓大于14V小于25V時，輸出功率與溫度大致呈正比關系。由于同個地點的溫度和光照強度都不是恒定的，中午溫度一般較早晨和晚上高，偶爾的多云天氣也會使得光照強度減弱，因此，光伏電池需要不停地調整，才能夠使其實際工作點穩(wěn)定在最大功率點處。功率是電壓和電流的乘積，因此電壓或者電流任一個量發(fā)生變化時，都會影響到功率的輸出大小。因此光伏電池的輸出功率不是恒定的，而是時刻變化的。 光伏電池的結構圖43圖43中Is為理想電流源。式（）表示了光伏電池的電流和電壓之間的關系。 （）Rs0，Rsh，因此（4,1）可化為。 ()（I:工作電流，Io:反向飽和電流，V:輸出電壓）因此，輸出功率為： ()從式（）可看出，輸出功率與日照強度和環(huán)境溫度有關，且不成線性關系。 光伏陣列的仿真研究 光伏陣列數(shù)學模型的建立用來表示電池溫度，則有： ()為溫度系數(shù)，R為太陽輻射強度，為環(huán)境溫度。設、分別為短路電流、開路電壓，I ()其中， () (∕)∕ln(∕) （）當光照強度和溫度等因素變化時： ()其中，∕(∕1) （） () () 我們設定=1kW∕㎡，=25℃；，都是溫度系數(shù)，分別代表了電流變化和電壓變化。 ／ () ()其中，=(硅)；：最大電壓；：最大電流；：開路電壓溫度系數(shù)。4．3．2 光伏陣列MATLAB仿真模型我們用simulink平臺建立了光伏陣列的的仿真圖，如圖 44所示：圖 44 圖45 PV模塊外觀T:光伏陣列的溫度。 S:光伏陣列表面承受的太陽輻射強度。Vpv：工作電壓。Ipv：輸出電流。 圖45中，左邊是輸入量，右邊是輸出量。 圖46 建立圖46所示的光伏陣列仿真模型，運行后觀察UI Graph和UP Graph1