【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最大輸出功率點(diǎn)，太陽(yáng)能電池只有工作在最大功率點(diǎn)才能使其輸出的功率最大。太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤方法:目前使用的太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤方法主要有恒電壓法、觀察擾動(dòng)法、電導(dǎo)增量法以及其它的一些跟蹤方法。1. 恒電壓法(Constant Voltage Tracking，簡(jiǎn)稱CVT)溫度一定時(shí)，在不同的日照強(qiáng)度下，太陽(yáng)能電池陣列輸出曲線的最大功率點(diǎn)基本是分布在一條垂直線的附近，因此只要保持太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓為常數(shù)且等于某一日照強(qiáng)度下太陽(yáng)能電池陣列最大功率點(diǎn)的電壓，就可以大致保證在該溫度下太陽(yáng)能電池陣列輸出最大功率。恒電壓法具有控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，比一般太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)可望多獲得20%的電能，較之不帶CVT的直接藕合要有利得多。然而恒電壓法忽略了太陽(yáng)能電池溫度對(duì)太陽(yáng)能電池陣列最大功率點(diǎn)的影響，一般硅太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓都在較大程度上受結(jié)溫影響，以常規(guī)單晶硅太陽(yáng)能電池而言，當(dāng)太陽(yáng)能電池溫度每升高1℃時(shí)，%%，這說(shuō)明太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓也隨電池溫度的變化而變化，其中對(duì)太陽(yáng)能電池溫度影響最大的因素是環(huán)境溫度和日照強(qiáng)度。因此對(duì)于四季溫差或日溫差較大的地區(qū)，CVT方式并不能完全跟蹤太陽(yáng)能電池陣列最大功率點(diǎn)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)功率損失。研究結(jié)果表明，雖然許多太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)仍然采用這種最大功率點(diǎn)跟蹤方法，但這種方式所帶來(lái)的功率損耗相比于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及微電子器件的大幅度降價(jià)，已經(jīng)顯得很不經(jīng)濟(jì)。2. 擾動(dòng)觀察法(Perturbation amp。 Observation)擾動(dòng)觀察法的原理是:在每個(gè)控制周期用較小的步長(zhǎng)改變太陽(yáng)能電池陣列的輸出，改變的步長(zhǎng)是一定的，方向可以是增加也可以是減少，控制對(duì)象可以是太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓或電流，這一過(guò)程稱為“擾動(dòng)”。然后，通過(guò)比較干擾周期前后太陽(yáng)能電池陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么繼續(xù)按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過(guò)程，如果檢測(cè)到輸出功率減少，則改變“干擾”的方向。擾動(dòng)觀察法的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被測(cè)參數(shù)少，容易實(shí)現(xiàn)。但是即使在某一周期太陽(yáng)能電池陣列運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，由于擾動(dòng)的存在，下一周期太陽(yáng)能電池陣列運(yùn)行點(diǎn)又會(huì)偏離最大功率點(diǎn)，因此太陽(yáng)能電池陣列實(shí)際是在最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行，從而導(dǎo)致部分功率損失。其次，難以選擇合適的變化步長(zhǎng)，步長(zhǎng)過(guò)小，跟蹤的速度緩慢，太陽(yáng)能電池陣列可能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于低功率輸出區(qū)，步長(zhǎng)過(guò)大太陽(yáng)能電池陣列在最大功率點(diǎn)附近的振蕩又會(huì)加大，跟蹤精度下降，從而導(dǎo)致更多的功率損失。另外，當(dāng)外部環(huán)境突然變化，太陽(yáng)能電池陣列從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)變換到另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。 3. 增量電導(dǎo)法(Incremental Conductance Algorithm)為了解決擾動(dòng)觀察法導(dǎo)致的功率損失問(wèn)題。由太陽(yáng)能電池陣列輸出電氣特性知，太陽(yáng)能電池陣列的輸出功率電壓(PV)曲線是一個(gè)單峰曲線，在最大功率點(diǎn)處，功率對(duì)電壓的導(dǎo)數(shù)為零。增量電導(dǎo)法的優(yōu)點(diǎn)是:在日照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，太陽(yáng)能電池陣列輸出電壓能以平穩(wěn)的方式追隨其變化，而且穩(wěn)態(tài)的電壓振蕩也較擾動(dòng)觀察法小。增量電導(dǎo)法的缺點(diǎn)是:太陽(yáng)能電池陣列可能存在一個(gè)局部的最大功率點(diǎn)，這種算法可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定在一個(gè)局部的最大功率點(diǎn)。如同擾動(dòng)觀察法一樣，增量電導(dǎo)法的變化步長(zhǎng)也是固定的，步長(zhǎng)過(guò)小會(huì)使跟蹤速度變慢，太陽(yáng)能電池陣列較長(zhǎng)時(shí)間工作在低功率輸出區(qū)。步長(zhǎng)太長(zhǎng)，又會(huì)使系統(tǒng)振蕩加劇，影響跟蹤精度。在實(shí)際的光伏系統(tǒng)中，增量電導(dǎo)法的實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的要求相對(duì)較高，控制系統(tǒng)需采用高速微處理器完成數(shù)據(jù)處理。與公共電網(wǎng)相連接的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅、同頻、同相的交流電，并實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)連接，向電網(wǎng)輸送電能。它是太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分之一重要方向，是當(dāng)今世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。，將太陽(yáng)能電池控制系統(tǒng)和民用電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)太陽(yáng)能電池輸出電能不能滿足負(fù)載要求時(shí)，由電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。而當(dāng)其輸出的功率超出負(fù)載需求時(shí)，將電能輸送到電網(wǎng)中。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3太陽(yáng)能離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分析 離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)的主電路圖本設(shè)計(jì)的總體方框圖為：主電路圖為： 離網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)常用DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)到目前為止，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的DC/DC變換電路主要有BUCK電路，BOOST電路，BUCKKBOOSTT電路以及CUK電路。 (a)(d)所示。 a. BUCK電路拓?fù)鋱D b. BOOST電路拓?fù)鋱D c. BUCKBOOST電路拓?fù)鋱D d. CUK電路拓?fù)鋱D ，該獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)主電路包含以下五個(gè)部分:太陽(yáng)能電池陣列，BOOST變換器和雙向BUCKBOOST變換器，蓄電池組以及負(fù)載。BOOST電路以電感電流源方式向負(fù)載放電實(shí)現(xiàn)負(fù)載電壓升高的目的。與BUCK電路相比，BOOST電路的電感在電路的輸入端，因此只要輸入電感足夠大，BOOST電路可以始終工作于輸入電流連續(xù)的狀態(tài)下，電感上的紋波電流可以小到接近平滑的直流電流，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用中，只需在BOOST電路并聯(lián)容量較小的無(wú)感電容甚至可以不加電容，這樣就可避免加電容帶來(lái)的種種弊端。同時(shí)BOOST結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單，并且功率開(kāi)關(guān)管一端接地，使得開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。BOOST電路的不足之處在于其輸入端電壓較低，在同樣的功率下，輸入電流較大，因而電路損耗較大，與BUCK電路，BOOST電路轉(zhuǎn)化效率略低一些。而且BOOST電路只能進(jìn)行升壓變換。，BOOST電路輸出連接阻性負(fù)載或蓄電池。 雙向BUCKBOOST變換器是在BUCK電路中的續(xù)流二極管替換為功率MOSFET管而得到的。為實(shí)現(xiàn)能量的雙向自由流動(dòng)，Q2和Q3互補(bǔ)PWM工作，即Q2導(dǎo)通時(shí)，Q3截止，Q3導(dǎo)通時(shí)，Q2截止。為了防止Q2，Q3同時(shí)導(dǎo)通，兩者之間有死區(qū)時(shí)間，即Q2關(guān)斷后經(jīng)死區(qū)時(shí)間td后才允許Q3導(dǎo)通，反之亦然。 直流交流（DC/AC）變換器，也稱逆變器。其功能是將直流電變?yōu)楣潭l率和電壓或可調(diào)頻率和可調(diào)電壓的交流電，供負(fù)載使用。逆變電路的分類方法有很多種，本文采用雙極性SPWM單相逆變電路。太陽(yáng)能光伏陣列產(chǎn)生的電壓，經(jīng)過(guò)一個(gè)BOOST電路升壓，通過(guò)調(diào)節(jié)Q5端占空比來(lái)調(diào)節(jié)升壓后電壓的大小。再經(jīng)過(guò)雙極性SPWM逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供負(fù)載使用。 雙極性SPWM調(diào)制的特點(diǎn)是：三角載波有正負(fù)極性，同樣再載波和調(diào)制波的交點(diǎn)處產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但是TT9和TT8的驅(qū)動(dòng)脈沖互補(bǔ)。在TT9導(dǎo)通時(shí)，TT8截止；在TT8導(dǎo)通時(shí)，TT9截止。因此逆變器交流輸出電壓在半周期中也有正負(fù)極變化，故稱雙極性調(diào)制。在輸出交流的正半周。正脈沖寬度大于負(fù)脈沖；在輸出交流的負(fù)半周，負(fù)脈沖寬度大于正脈沖，且脈沖狂度隨調(diào)制波變化，使輸出交流電壓按正弦規(guī)律變化。改變調(diào)制波的幅值，則改變了調(diào)制正弦波與三