【導(dǎo)讀】集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分。究所取得的研究成果。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。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。2太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的研究................錯(cuò)誤!光伏發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)方面的研究都在不斷地深入進(jìn)行著，本文討論的太陽(yáng)。能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制就是其中一個(gè)重要的研究課題。

　　

【正文】 dU）作為 IncCond 法中的步長(zhǎng)數(shù)據(jù)，在 U離 Pm較遠(yuǎn)時(shí)，系統(tǒng)跟蹤的步長(zhǎng)較大；當(dāng) U離 Pm較近時(shí)，系統(tǒng)跟蹤的步長(zhǎng)較小。通過(guò)設(shè)置合適的 A，同時(shí)結(jié)合 IncCond法跟蹤精度高的優(yōu)點(diǎn)，可以在 MPPT過(guò)程中實(shí)現(xiàn)變步長(zhǎng)跟蹤。 （ 2）優(yōu)缺點(diǎn)分析基于梯度變步長(zhǎng)的 IncCond法的優(yōu)點(diǎn)是控制效果好，且控制穩(wěn)定度高，當(dāng)外部環(huán)境參數(shù)變化 時(shí)，系統(tǒng)能快速追蹤其變化，不受功率時(shí)間曲線開(kāi)始 測(cè)量 V(K),I(K) V(K)－ V(K－ 1)＞ 0 dI/dV＝－ I/V dI/dV＞－ I/V 返回 N Y N Y N Vref＝ Vref－ C I(K)－ I(K－ 1)=0 I(K)－ I(K－ 1)＞ 0 Vref＝ Vref－ C Vref＝ Vr ef+C Vref＝ Vref+C Y Y N Y 圖 8C 的影響；在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)快速跟蹤。但其缺點(diǎn)是，在外界環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，由于控制作用較強(qiáng)，因此輸出功率有所波動(dòng)，控制算法較復(fù)雜。 通過(guò)對(duì)以上 4種自尋優(yōu) MPPT方法的實(shí)驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，除 CVT法外，其它 3種方法在啟動(dòng)時(shí)均存在采樣誤差而影響啟動(dòng)，以及啟動(dòng)過(guò)程中功率波動(dòng)的問(wèn)題。由于在啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的工作點(diǎn)是從開(kāi)路電壓處往最大功率點(diǎn)處移動(dòng)的，而由光伏電池的特性曲線可知，在開(kāi)路電壓處，電壓采樣值的微小誤差均會(huì)導(dǎo)致電流理論值的較大誤差，因而在使用實(shí)際電流值進(jìn)行控制判斷時(shí)，就有 可能造成系統(tǒng)的控制判斷錯(cuò)誤，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常 MPPT啟動(dòng)以及功率的波動(dòng)。為了避免系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)由于采樣誤差造成的影響，同時(shí)兼顧穩(wěn)態(tài)后較低的 MPPT處理速度，避免對(duì)穩(wěn)態(tài)功率造成頻繁擾動(dòng)，提出了一種改進(jìn)間歇掃描跟蹤法的 MPPT方法。 4．采用一種改進(jìn)間歇掃描跟蹤法 分析以上 4種 MPPT方法可見(jiàn)，它們分別有：控制的適應(yīng)性差；存在著因功率跟蹤過(guò)程中非單調(diào)性造成的誤差；控制算法較復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)要求較高；在外界環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，由于控制作用較強(qiáng)，因此輸出功率有所波動(dòng)，控制算法較復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此必須尋找一種更完善的跟 蹤控制方法。首先，簡(jiǎn)單介紹一下間歇掃描跟蹤法，該策略的核心思想是 :首先假設(shè)光伏陣列模塊工作在一給定工作點(diǎn) ； 然后周期性地對(duì)光伏陣列模塊特性進(jìn)行掃描，記錄每一點(diǎn)的工作電壓和電流，得到輸出功率 ； 最后將輸出功率中最大的記為最大功率點(diǎn)輸出，作為下一周期的光伏陣列模塊工作參考點(diǎn)。 間歇掃描法在控制過(guò)程中由于要周期性掃描各工作點(diǎn)的功率從而引起太陽(yáng)電池工作電壓的周期性大幅度變動(dòng) ,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低 ,其實(shí)掃描過(guò)程中也不必要地?fù)p失了一些功率。實(shí)際情況是太陽(yáng)能電池陣列在一天的運(yùn)行過(guò)程中 , 短時(shí)間內(nèi)工作點(diǎn)的變化不大。因此本文根據(jù) 太陽(yáng)能電池的伏安特性并結(jié)合太陽(yáng)能電池陣列的實(shí)際運(yùn)行情況 ,對(duì)間歇掃描跟蹤法提出了改進(jìn)方案。即本文選擇的 MPPT跟蹤控制方法是一種改進(jìn)間歇掃描跟蹤法。 原理及流程圖 改進(jìn)的原理是 :在較短時(shí)間間隔內(nèi)只在縮小的跟蹤范圍內(nèi) Vm Vm + )掃描一次 ,其中 Vm和 Voc分別是太陽(yáng)能電池陣列最大功率點(diǎn)工作電壓和陣列開(kāi)路電壓；每隔一段較長(zhǎng)時(shí)間后才在整個(gè)跟蹤范圍內(nèi)對(duì)各工作點(diǎn)掃描一次。改進(jìn)后的間歇掃描法的算法流程圖如圖 7所示。其中 ,N表示為長(zhǎng)、短時(shí)間的倍數(shù)比 ,其值可根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓庹兆兓?情況而定 ,Tk 、 Tmax 、 Tmin分別為掃描控制周期的當(dāng)前值 ,最大值和最小值。這樣控制的目的是當(dāng)光照變化不大時(shí) ,就延長(zhǎng)掃描間隔時(shí)間 ,從而進(jìn)一步減少工作點(diǎn)被擾動(dòng)的次數(shù) ,提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 ,從而達(dá)到智能地改善系統(tǒng)控制性能的目的。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)后的間歇 掃描法 ,既保持了跟蹤的控制精度 ,又提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。圖 9示出其控制流程圖。 根據(jù)上面流程圖用Ｃ語(yǔ)言編程如下： define Sys_N 40 //設(shè)定當(dāng)?shù)毓庹臻L(zhǎng)短時(shí)間倍數(shù)比 define V_ALL_Min * //定義全掃描下最小開(kāi)路電壓 define V_ALL_Max * //定義全掃描下最大開(kāi)路電壓 define V_SMALL_Min * //定義小 范圍 掃描下最小開(kāi)路電壓 define V_SMALL_Max * //定義小 范圍 掃描下最大開(kāi)路電壓 define int Pmax_Start 135 //定義初始狀態(tài)下的基準(zhǔn)功率 define Tk_Max 600 //定義最大掃描周期 define Tk_Min 200 //定義最小掃描周期 define Tk_Start 300 //定義初始掃描周期 define Tk_t 5 //定義掃描周期微調(diào)量 unsigned int k； //掃描次數(shù) unsigned int N； //長(zhǎng)短時(shí)間倍數(shù)比 unsigned int PmaxPre； //前一次測(cè)得最大功率點(diǎn) unsigned int PmaxCur； //當(dāng)前測(cè)得最大功率點(diǎn) unsigned int Tk； //當(dāng)前掃描周期值 //============說(shuō)明 ========================================= 1. unsigned int ScanV(unsigned int V_Min,unsigned int V_Max)。 //傳入?yún)?shù) :V_Min/掃描范圍最小值 V_Max/掃描范圍最大值 //返回 :當(dāng)前掃描到的最大功率點(diǎn) Sys_Init(void)。 //本函數(shù)用于各變量初始化 Scan_Tset(unsigned int T)。 //本函數(shù)用于設(shè)置掃描周期 //傳入?yún)?shù) :T/設(shè)置的周期值 void Sys_Init() { k=0； //初始化掃描次數(shù) k N=Sys_N； //初始化掃描次數(shù)限制 Pmax_Start = PmaxPre； //初始化最大功率點(diǎn) Tk=Tk_Start； //初始化掃描周期 } //=======定時(shí)器中斷 ============ interrput void Timer_ISR(void) { //掃描功率點(diǎn) if(kN){ PmaxCur=ScanV(V_ALL_Min,V_ALL_Max)； //掃描大范圍 k=0； }else{ PmaxCur=ScanV(V_SAMLL_Min,V_SAMLL_Max)； //掃描小范圍 k=k+1； } // if(PmaxCur == PmaxPre){ Tk=Tk+Tk_t； //延長(zhǎng)掃描周 期 if(Tk Tk_Max) Tk=Tk_Max； //最大值限制 }else { Tk=TkTk_t； //減小掃描周期 if(Tk Tk_Min) Tk=Tk_Min； //最小值限制 } Scan_Tset(Tk)； //重新設(shè)置掃描周期 PmaxPre=PmaxCur； //更新當(dāng)前功率點(diǎn) } 最大功率跟蹤控制的建模與仿真 如圖 10 所示 ,在兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)逆變器 MPPT 控制過(guò)程中 ,后級(jí) DCAC全橋結(jié)構(gòu)逆變器可以看作一個(gè)恒定的直流電壓源 ,因此可以對(duì)并網(wǎng)逆變器做如下建模分析。其中 DCDC 變換器完成光伏陣列模塊最大功率點(diǎn)跟蹤和電壓放大的功能 ,DCAC 逆變器調(diào)節(jié)交流電流注入電網(wǎng) 。 分析圖 10可知 ,該電路由一個(gè) BOOST 升壓電路和一個(gè)電壓型逆變電路組成 ,其中升壓斬波電路的電源為光伏陣列 ,該課題要求此陣列輸出功率為 1000Wp,輸出電壓 oU 為 200V,所以考慮到功率損耗 ,選用 23 塊太陽(yáng)能電池組件 ,組件功率選用 45～ 48Wp，尺寸為長(zhǎng) 976mm，寬 436mm，厚 37mm，所以太陽(yáng)能電池方陣的面積229 7 6 * 4 3 6 * 2 3 9 7 8 7 3 2 8 9 . 8S m m m? ? ?。 Boost 升壓電路，可以工作在電流斷續(xù)工作模式 (DCM)和電流連續(xù)工作模式(CCM)。 CCM 工作模式適合大功率輸出電路，而本課題中要求太陽(yáng)能功率為1000 pW ，而且 考慮到負(fù)載達(dá)到 10％以上時(shí) ，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按 CCM 工作模式來(lái)進(jìn)行特性分析。 cL 的選擇 ont 時(shí)，開(kāi)關(guān)管 CT 為導(dǎo)通狀態(tài)，二極管 cD 處于截止?fàn)顟B(tài)，流經(jīng)電感 cL 和開(kāi)關(guān)管電流逐漸增大，電感 cL 兩端電壓為 se ，考慮到開(kāi)關(guān)管 CT 集電極對(duì)公共端導(dǎo)通壓降 Vs，即為 se Vs。 ont 時(shí)通過(guò) cL 電流增加部分 LonI? 滿足式 (1)。 ()s s onLc one V tIL??? （ 1） 式中： Vs 為開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)壓降，約 ～ 。 oft 時(shí)，開(kāi)關(guān)管 CT 截止，二極管 cD 處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲(chǔ)存在電感 cL 中能量提供給輸出，流經(jīng)電感 cL 和二極管 cD 電流處于減少狀態(tài)，設(shè)二極管 cD 正向電壓為 fV ， oft 時(shí)，電感 cL 兩端電壓為 oV + fV se ，電流 減少部分 LoffI? 滿足式 (2)。 ()o f s offL c offV V e tI L???? （ 2） 式中： fV 為整流二極管正向壓降，快恢復(fù)二極管約 ，肖特基二極管約 。 在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，即從電流連續(xù)后到最大輸出時(shí)， LonI? = LoffI? ，由式(1)和 (2)可得 off sson o f st eVt V V e???? （ 3） 因占空比 /onD t T? ，即最大占空比 maxD m a x o f s oso f s oV V e VeDV V V V?? ????? （ 4） 如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率，即 ? ?i o oL aveV I V I? ? ? （ 5） 由式 (4)和式 (5)得電感器平均電流 ? ? 1 oL ave II D? ? （ 6） 同時(shí)由式 (1)得電感器電流紋波 ? ?ssL e V DI Lf??? （ 7） 式中： f為開(kāi)關(guān)頻率。 為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足 ? ? /2LL aveII?? （ 8） 考慮到式 (6)、式 (7)和式 (8)，可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為 ? ? ? ?21ssoe V D DL If??? （ 9） 另外，由 Boost 升壓電路結(jié)構(gòu)可知，開(kāi)關(guān)管電流峰值 TcI (max)=二極管電 流峰值 DcI (max)=電感器電流峰值 LPI ， ? ? ? ?/2L P LL a veI I I? ? ? （ 10） 其中， D= maxD = osoVeV? = 220 200 1220 11? ? ， sV =， 1000 50220 11ooPI V? ? ?A，f=49kHz， 同時(shí)考慮在 10％額定負(fù)載以上電流連續(xù)情況，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以假設(shè)電路在額定輸出時(shí)，電感紋波電流為平均電流 20％ ~30％，因增加 LI? 可以減小電感 L，但為不增加輸出紋波電壓而 須增大輸出電容 C，取 30％為平衡點(diǎn)， 即 ? ?3 0 % 3 0 % 11 0 0 0 / 2 2 03 0 % 1 . 51 1 / 1 1oL L a v eIIIDA? ? ? ? ? ?? ? ?? （ 12） 由式（ 7），式（ 10）可得 ? ? 1( 200 ) 11 490 00ssLe V DLHIf ????? ? ??? 流