【正文】 征值分析，在[13]中驗(yàn)證了對(duì)于左邊曲線P與電壓電流曲線的交叉點(diǎn)是不固定的，而右邊的區(qū)域是穩(wěn)定的。此外，利用相頻分析表明當(dāng)遇到擾動(dòng)時(shí)特征向量可以描述ipv和vpv狀態(tài)的變化。從特征向量、估計(jì)的焦點(diǎn)上我們可以觀察出右邊的解是一個(gè)穩(wěn)定的點(diǎn)而左邊的解是一個(gè)散點(diǎn)。因此如果工作點(diǎn)被拉入一個(gè)電壓低于不穩(wěn)定點(diǎn)處的值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)電壓衰減進(jìn)一步加快。類似地，輸出功率會(huì)減少并且下降至零。這現(xiàn)象可以通過(guò)使用區(qū)域吸引力方法進(jìn)行數(shù)學(xué)性描述。穩(wěn)定吸引力的區(qū)域在本例中可以被定義為： ()式中x=[vpv ipv]T。這種動(dòng)態(tài)特性被用來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)替代的MPPT方案，這些將會(huì)在隨后的章節(jié)中解釋。上述控制依賴于周期性地調(diào)整參考功率Pref，同時(shí)保持vpv狀態(tài)和ipv在式（24）所定義的穩(wěn)定工作區(qū)域。首先，我們定義S為： ()和參考功率Pref最初，系統(tǒng)不輸出功率，S=1，P ref=0。參考功率然后增加?P，新的輸入功率會(huì)增加，Pnew=vpvipv，光伏電壓vpv減少，光伏電流ipv增加。經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間后，“delay1”模塊在這一點(diǎn)處控制器來(lái)穩(wěn)定直流電壓時(shí)是需要的。由于新的輸入功率大于舊的輸入功率，以及系統(tǒng)仍然處在穩(wěn)定的區(qū)域，參考功率再次增加。相應(yīng)的。這增量階段一直持續(xù)到達(dá)到最大功率點(diǎn)（MPP）之后。當(dāng)達(dá)到最大功率點(diǎn)之后參考功率進(jìn)一步增加，有足夠的光伏能量來(lái)滿足需求。因此，工作點(diǎn)從穩(wěn)定的區(qū)域移入不穩(wěn)定區(qū)，新測(cè)量的功率低于先前測(cè)量的值。因此，從PnewPold和S=1，新的狀態(tài)變?yōu)镾=0。請(qǐng)注意，如果在這一點(diǎn)上處不采取行動(dòng)，PV電壓會(huì)像之前解釋的那樣崩潰。一旦工作點(diǎn)是在不穩(wěn)定區(qū)域，參考功率的值的不斷下降直到PnewPold。為了降低獲取功率并且盡可能快地防止電壓崩潰，在這種情況下不會(huì)添入延遲時(shí)間。當(dāng)PnewPold時(shí)，下面這種情況會(huì)發(fā)生，電力需求足夠減少以至于χ在式（）定義的區(qū)域內(nèi)。這種狀態(tài)下S=1，并且整個(gè)過(guò)程是重復(fù)的。兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)是到達(dá)不穩(wěn)定工作區(qū)時(shí)電壓崩潰的速度和控制器降低功率注入的響應(yīng)時(shí)間。第一個(gè)可以被近似計(jì)算出： ()舉個(gè)例子，設(shè)一個(gè)MPP電壓vpv（0）=36 V。當(dāng)崩潰發(fā)生時(shí)電壓必須維持在大于最終電壓vpv（t1）=34 V的水平上，輸入電容Cin =4mF，提取功率P=100W，和光伏電池電流IL = A。然后，在t1 =45ms時(shí)利用式（）求解t。因此控制器必須在小于t1的時(shí)間內(nèi)將功率輸出從100W降到94W。“delay2”模塊的目的在于在間隔等于電路持續(xù)的時(shí)間內(nèi)允許工作點(diǎn)回到一個(gè)穩(wěn)定解處。如果這不包含有一種維持工作點(diǎn)在除了MPP點(diǎn)之外的地方運(yùn)行的危險(xiǎn)。3 交流光伏模塊的并網(wǎng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)一般包括兩個(gè)基本階段：電壓放大和電網(wǎng)耦合。為了控制功率轉(zhuǎn)換器，第一階段增加光伏組件提供電壓的幅值以大于電網(wǎng)電壓是必要的。第二階段同步和控制電流注入電網(wǎng)。請(qǐng)注意由于電網(wǎng)電壓是固定的，功率輸入是通過(guò)設(shè)置輸入電流的振幅直接控制的。晶體管Q1–Q4和二極管D1–D4形成帶有高頻隔離升壓變壓器的直流–交流–直流變換器。幅值由變壓器的匝數(shù)比N2/N1和初級(jí)橋的占空比確定。在二次側(cè)電壓傳感器提供反饋電壓到初級(jí)側(cè)脈寬調(diào)制控制器來(lái)保持直流母線電壓在一個(gè)幅值高于電網(wǎng)電壓的恒定值上。這個(gè)電壓放大器的輸出連接一個(gè)由電感Lf和電容Cf組成的濾波器，濾波器具有隔離兩個(gè)不同逆變器電壓和電流中高頻分量的作用，即從電壓放大器到電網(wǎng)耦合轉(zhuǎn)換器。用一個(gè)由電感Lout和晶體管Q5Q8組成的電壓源逆變器的可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)，為了控制輸出電流波形，電流型控制應(yīng)用于以晶體管門(mén)電路中。在vac的正半周期， Q5和Q8導(dǎo)通，輸出電流增加。所有晶體管關(guān)閉時(shí)電流減少并通過(guò)Q6，Q7并聯(lián)的反向二極管。在vac負(fù)半周期，晶體管Q6和Q7導(dǎo)通，電流減少，電流通過(guò)Q5和Q8并聯(lián)的反向二極管增大時(shí)它們斷開(kāi)。 PCU的交流光伏模塊。電網(wǎng)電壓波形使用一個(gè)輸出與一個(gè)比較器和一個(gè)模擬乘法器相連的運(yùn)算放大器測(cè)量。比較器產(chǎn)生一系列50Hz的數(shù)字脈沖來(lái)與所使用的電壓完美的同步，從而開(kāi)通或者閉合晶體管Q5，Q8和Q6，Q7。該乘法器還有一個(gè)來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的輸入，轉(zhuǎn)換器設(shè)置正弦模板的振幅從而產(chǎn)生參考電流。微控制器單元（MCU）執(zhí)行MPPT算法與DAC相接來(lái)更新參考電流的大小。請(qǐng)注意。 PCU的控制框圖輸入到電網(wǎng)電流的控制通過(guò)一個(gè)感應(yīng)電阻和運(yùn)算放大器來(lái)感應(yīng)輸出電流iout來(lái)實(shí)現(xiàn)，再將它與參考電流iref作比較。該比較輸出結(jié)果采用兩個(gè)D觸發(fā)器來(lái)緩存。一個(gè)觸發(fā)器控制晶體管Q5和Q8的驅(qū)動(dòng)和其他控制晶體管的Q6和Q7驅(qū)動(dòng)，就像在上一節(jié)中解釋的那樣。在電網(wǎng)電壓的每半周期中只有一個(gè)觸發(fā)器是啟用的。輸入到電網(wǎng)的功率通過(guò)設(shè)置參考電流的幅值直接控制。因?yàn)檫@個(gè)電流正好與電網(wǎng)電壓同相，功率輸出Pout可以表示為: ()其中P0為輸入平均功率和ω為電網(wǎng)頻率，單位為弧度/秒。應(yīng)該指出的是功率輸入必須是恒定的，有一個(gè)最大功率點(diǎn)。，Cf和電感L上的能量發(fā)生波動(dòng)。同時(shí)，由于升壓轉(zhuǎn)換器工作在閉環(huán)條件下，一些能量波動(dòng)也將被存儲(chǔ)在鐵芯的磁場(chǎng)中。存儲(chǔ)能量的最大變化可以計(jì)算為： ()其中T=π/ω。如果我們考慮一個(gè)無(wú)損系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)化，Pmax=P0，能量最大的變化為： ()知道了這個(gè)參數(shù)，Cin，Cf，和Lf可以被選擇，除非遇到以下兩種情況：（1）一個(gè)最大紋波在直流環(huán)節(jié)被發(fā)現(xiàn)以至于電壓vdc不低于電網(wǎng)電壓峰值；（2）輸入電壓vpv變化不超過(guò)容許值MPPT可以執(zhí)行。例如考慮Pmax =100W，ω=100π，和一個(gè)400 V的直流母線電壓。允許波動(dòng)在350到450V之間，電壓直流環(huán)節(jié)電容和值可以計(jì)算為Cf=32μF。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果。太陽(yáng)能板提供峰值功率100W當(dāng)光強(qiáng)為1000W /m2時(shí)。電容器Cin和Cf值分別為2和44μF。電感器Lf和Lout值分別為15和40mH。晶體管Q1Q4為 MOSFET STP55NF06，晶體管Q5–Q8是STP11NK50，二極管D1–D4為 STTA206。變壓器是用3C90型環(huán)形鐵心材料制成，初級(jí)匝數(shù)為15和次級(jí)匝數(shù)為225。電流傳感器包括一個(gè)精密電阻和一個(gè)運(yùn)算放大器。兩個(gè)ATMEL單片機(jī)應(yīng)用在系統(tǒng)中。一個(gè)ATtiny15控制橫跨在DC鏈路上的Cf電壓平均值為400V。 ATmega8單片機(jī)控制參考電流的幅值并且實(shí)現(xiàn)MPPT算法。輸入電網(wǎng)電流由模擬比較器和邏輯門(mén)來(lái)安全控制。由一個(gè)運(yùn)算放大器從電網(wǎng)獲得的正弦電壓成倍增加，由一個(gè)轉(zhuǎn)換器提供的一個(gè)恒定電壓使用IC AD633來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了獲得參考電流Iref，帶有ATmega8的同步通信鏈路會(huì)提供數(shù)字信息。模擬比較器用于確定信號(hào)工作在連續(xù)模式下，緩沖區(qū)是需要的來(lái)限制Q5–Q8的開(kāi)關(guān)頻率。最大開(kāi)關(guān)頻率約為200kHz。本文提出的MPPT算法進(jìn)行了測(cè)試并且和兩個(gè)現(xiàn)成的光伏逆變器作了比較。這些被標(biāo)記為A和B。試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范條件下使用鎢絲燈進(jìn)行。：。最大可用功率穩(wěn)定在平均31W，， 。所有的轉(zhuǎn)換器工作在低于MPP功率的水平。這是由于來(lái)自鎢絲燈的熱應(yīng)力。它是眾所周知，溫度升高時(shí)太陽(yáng)能板的電壓降低功率也下降。因此難以提供準(zhǔn)確的比較，因?yàn)槟孀兤饔胁煌捻憫?yīng)時(shí)間。逆變器A和B在開(kāi)啟的空閑時(shí)間內(nèi)分別有為8和5s的上升時(shí)間。相反，逆變器C具有一個(gè)較長(zhǎng)的上升時(shí)間，為10s?！癲elay1”模塊，這是用來(lái)維持足夠大的直流母線電壓和防止電網(wǎng)電流出現(xiàn)跌落波形。如果輸入功率增加太快直流環(huán)節(jié)電壓低于電網(wǎng)電壓（來(lái)補(bǔ)償能量的不平衡），系統(tǒng)不再是可控的。因此，輸入功率穩(wěn)步上升的同時(shí)，必須要始終保持電壓直流環(huán)節(jié)大于電網(wǎng)電壓幅度。這問(wèn)題可以通過(guò)使用一個(gè)更快的直流環(huán)節(jié)電壓校正反饋來(lái)解決。將該系統(tǒng)在陽(yáng)光改變的戶外條件測(cè)試，即晴朗并且多云的天氣?？梢钥闯?，控制器跟蹤近似對(duì)應(yīng)于日光照度水平的最大功率。 5結(jié)論最大功率點(diǎn)跟蹤算法和輸入電網(wǎng)功率控制作為一個(gè)的單一的控制單元已被提出，其將與電網(wǎng)連接光伏電池的動(dòng)態(tài)特性考慮了進(jìn)去。結(jié)果表明，PCU從光伏電池獲得恒定功率的同時(shí)將波動(dòng)的瞬時(shí)功率有效地輸入到電網(wǎng)。根據(jù)這項(xiàng)方案所提出的控制策略在最大功率和維持功率變換器的穩(wěn)定性方面提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了本方法與其他商業(yè)解決方案相比的有效性，以及應(yīng)對(duì)多變的天氣條件時(shí)其令人滿意的工作性能。他們同樣證明了集成控制算法能成功維持設(shè)備在最大功率點(diǎn)處工作。參 考 文 獻(xiàn)[1] ‘Energy White Paper: our energy future – creating a low carboneconomy’. 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