【正文】 O)of MPPT Control for Photovoltaic Power Systems:.[39] Chichiang Hua,Jongrong Modified Tracking Algorithm for Maximum Power Tracking of Solar Array:Energy Conversion and .翻譯部分英文原文Research on Voltage Space Vector Modulation Control Technology for InverterXiao Lan Xu Hui Hu Wenbin Yan Yangguang（Naming University of Aeronautics amp。 參考文獻：[1] ——.[2] 王長貴，.[3] :機械工業(yè)出版社，2003.[4] 趙庚中，. 2003.[5] 孫佩石，(自然科學(xué)版).2001.[6] 孫樹樸，李明，王旭光，伍小杰，王勉華，：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，.[7] 徐德鴻，馬皓，：科學(xué)出版社，2006.[8] 惠晶主編，：機械工業(yè)出版社，.[9] ：高等教育出版社，2002.[10] 王兆安，：機械工業(yè)出版社，2000.[11] 沈錦飛，吳雷，：機械工業(yè)出版社，2007.[12] —：機械工業(yè)出版社，2003.[13] ：機械工業(yè)出版社，2003.[14] ：.[15] ：[16] 中國論文期刊網(wǎng),中國論文下載中心，中國期刊全文數(shù)據(jù)庫[17] 周志敏，：人民郵電出版社，2009.[18] 太陽能光伏電源系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)：百度文庫[19] ：新能源，.[20] 李進國，：第27卷，第2期，2003.[21] 程軍，王智靈，.[22] ，2006.[23] 汪輝，：化學(xué)工作出版社，2005.[24] ：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001.[25] 劉和平，嚴(yán)利平，張學(xué)鋒， DSP結(jié)構(gòu)、：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.[26] 張雄偉，陳亮，（第三版）.電子工業(yè)出版社，2003.[27] 李愛文，：科學(xué)出版社，1996.[28] ：科學(xué)出版社，2000.[29] ，2009.[30] 于靜，車俊鐵，：世界科技研究與發(fā)展，第30卷，第一期，.[31] 馬勝紅，.[32] ：科技經(jīng)濟市場，.[33] ，.[34] 宋瑩，高雪松，2004.[35] Wanzeller、Alves、 control loop for traeking of maximum power Point Supplied for and Transaetions Volume 53.[36] IEEE Std9292007. IEEE Remended Practice for utility Interface of Photovoltaic (PV) ,USA:IEEE2007.[37] Mohan, Undeland and Robbins, Power Electronics, JohnWileyamp。光伏發(fā)電系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢是廣大的，未來的人們利用新能源的辦法很多 ，光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)將會再次的為人類帶來光明。采用的改進型固定開關(guān)頻率的電流控制方法，使輸出電流跟蹤誤差減小，輸出功率因數(shù)接近為1。器采用兩級式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電系統(tǒng)實際上是一個無源逆變系統(tǒng)，但它和普通的逆變器又有很大的區(qū)別。由于跟蹤裝置比較復(fù)雜，初始值比較復(fù)雜，初始成本和維護成本比較高，安裝跟蹤裝置獲得額外的太陽能輻射產(chǎn)生的效益短期內(nèi)無法抵消安裝該系統(tǒng)的所需要的成本，因而目前的太陽能光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)中較少使用太陽光自動跟蹤系統(tǒng)。手動跟蹤常用于平板式光伏陣列，工作人員每隔12小時移動光伏陣列板一次，使其與最佳角度相差小于10%以內(nèi)。一般地，在北半球，光伏陣列組件朝向正南（即光伏陣列組件的垂直與正南的夾角為0?）時，光伏陣列的發(fā)電量最大。光伏陣列的安裝放置形式有固定安裝式和自動跟蹤式兩種，光伏陣列的安裝有兩個角度參量，即光伏陣列安裝的傾角和光伏陣列安裝的方位角。其基本的思想是選取目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度方向作為每步迭代的跟蹤方向，逐步逼近函數(shù)的最小值和最大值，具有運算簡單，魯棒性好的特點。（4）模糊邏輯控制法 模糊邏輯控制法布需要建立控制對象精確的數(shù)學(xué)模型，是一種比較簡單的智能控制方法，使用模糊邏輯的方法進行MPPT控制，通常要確定以下幾個方面：一、確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量；二、擬定適合本系統(tǒng)的模糊邏輯控制規(guī)則；三、確定模糊化合逆模糊化的方法；四、選擇合理的論域并確定有關(guān)的參數(shù)。由于該方法控制精度高，響應(yīng)速度快，因而適用于大氣候條件變化較快的場合。但其缺點是這種方法只能使光伏輸出電壓在最大功率點附近震蕩運行，而導(dǎo)致部分功率損失，并且初始值及跟蹤步長的給定對于跟蹤精度和速度有較大影響。（2）擾動觀察法 根據(jù)光伏陣列工作時不斷地檢測電壓擾動量，即實際上，這是一個尋優(yōu)搜索過程，在尋優(yōu)過程中不斷地更新參考電壓，使其逼近光伏陣列所對應(yīng)的最大功率點的電壓值。 這種方法具有使用方便、控制簡單、易實現(xiàn)、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，而且輸出電壓恒定，對整個電源系統(tǒng)是有利的。它們實現(xiàn)MPPT控制的基本原理都是類似的，但各自算法各有差異。大功率點跟蹤控制（MPPT）的實現(xiàn)是一個動態(tài)自尋優(yōu)過程，通過率，與已被存儲的前一時刻功率進行比較，舍小存大、再檢測、再比較對光伏陣列當(dāng)前的輸出電壓和電流的檢測，得到當(dāng)前陣列的輸出功，如此的周而復(fù)始。為了充分發(fā)揮光伏電池的效能，提高系統(tǒng)的整體效率，對光伏電池的輸出進行最大功率點的跟蹤就十分的必要。從對光伏電池的分析，光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且輸出受到環(huán)境溫度、光照強度的影響。因此利用全比較單元中具有可編程的死區(qū)控制器，它能夠在同一橋臂的開通與關(guān)斷時間插入一個死區(qū)時間，從而防止直通現(xiàn)象的發(fā)生。如下圖：圖6—4 增量式PI調(diào)節(jié)控制流程圖 SPWM脈沖發(fā)生子程序流程圖本程序利用事件管理器EVB的兩個完全比較單元CMPR4和CMPR5產(chǎn)生4路PWM信號，其中每個完全比較單元輸出一對互補的PWM脈沖，時基由通用定時器GP3提供，計數(shù)器的工作方式設(shè)置為連續(xù)增減方式。以及系統(tǒng)故障檢測和處理；控制運行程序。它是一個20級分時中斷，主要完成采集的光伏電池輸入電壓、電流，中間直流側(cè)電壓，負(fù)載電壓、電流信號的AD轉(zhuǎn)換和濾波處理；輸出電流環(huán)PI調(diào)節(jié)、輸出電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)；Boost電路的MPPT控制，以及PWM控制信號的產(chǎn)生。在主循環(huán)程序運行中，如果CPU定時器周期到，會暫停當(dāng)前主循環(huán)運行的程序，響應(yīng)CPU定時器中斷子程序，在運行完定時器中斷子程序后，再回到主循環(huán)繼續(xù)運行下面的程序。完成初始化設(shè)置之后，DSP的各個模塊開始正常工作。（6）電壓環(huán)處理子程序：完成電壓環(huán)的信號采集與PI調(diào)節(jié)的運算處理。（4）A/D采樣處理子程序：對輸入電壓、輸出電壓、輸出電流等信號進行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波。 （2）定時器TO中斷處理程序：這是系統(tǒng)軟件的核心，用于產(chǎn)生控制開關(guān)器件的固定頻率的PWM波。（4）對光伏逆變器系統(tǒng)進行故障檢測和處理。（2）Boost電路的MPPT控制。表5—1 F2812的系統(tǒng)I/O端口的分配資源標(biāo)號功能說明備注GPIOB12DISPLAY0LED4閃：過流指示GPIOBXX=0，燈亮設(shè)置為輸出口；用于單純的顯示。 PDPINT引腳PDPINT引腳用作快速保護，其反應(yīng)時間為10us以內(nèi)，可以很好的實現(xiàn)快速過流、過溫和故障保護。5 系統(tǒng)硬件資源分配ADCO：采集逆變器輸出電流； ADC1：采集Boost輸入直流電流； ADC2：采集逆變電壓，用來判斷是否能向負(fù)載供電正常； ADC6：采集直流側(cè)輸入電壓，即光伏電池的輸入電壓； ADC7：采集中間直流側(cè)電壓 PWM的輸出采用EVB的比較單元5產(chǎn)生的2對互補的PWM信號：PWMPWM8和PWMPWM10分別控制單相全橋逆變器兩個橋臂的功率開關(guān)，即分別控制功率開關(guān)管TTTT4。在DSP板上使用200Ω的采樣電阻，因此最終電流電壓比為5A/V。主功率電路中最大流11A的電流，需要檢測PV側(cè)的電流和負(fù)載電流，該方案中選用的是電流傳感器：LTS25——NP。如下圖：圖4—3 IR4426驅(qū)動電路逆變器控制電路的主控芯片是TMS320F2812，該芯片具有處理性能更快、外設(shè)集成度更高、程序存儲器更大、數(shù)模轉(zhuǎn)換速度更快等特點。IR2113驅(qū)動半橋的電路如：圖4—2所示，其中C36，D3分別為自舉電容和自舉二極管，C37為VCC的濾波電容。IR2113內(nèi)部功能由三部分組成：邏輯輸入，電平平移，輸出保護。美國IR公司生產(chǎn)的IR2113驅(qū)動器，它兼有光耦隔離（體積?。┖碗姶鸥綦x（速度快）的優(yōu)點，是中小功率變換裝置中驅(qū)動器件的首選品種。CPLD將許多邏輯及時序功能集于一身，大大簡化了TMS320F2812的外圍電路設(shè)計，其ISP功能提高了設(shè)計的靈活性，擴大了控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。控制系統(tǒng)設(shè)計采用了XILINX公司的具有在系統(tǒng)可編程功能的復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）。故障保護邏輯的輸入信號包括：驅(qū)動單元送來的IGBT短路信號，由控制板上硬件比較器產(chǎn)生的直流輸入電壓的過壓信號、直流輸出電壓的過壓信號及直流輸出電流的過流信號。 基于TMS320F2812DSP的控制系統(tǒng) 控制面板控制面板如：圖4—1所示以TI公司的TMS320F2812為核心，外圍輔以模擬信號調(diào)理電路、CPLD邏輯電路、數(shù)碼管及DA顯示、通信以及串行EEPROM，完成對電壓電流信號的采樣、PWM脈沖的產(chǎn)生、與上位機的通信和故障保護等功能。（9）可使用多達56個可編程且可復(fù)用的I/O端口；（10）外設(shè)中斷擴展模塊（PIE）：靈活的中斷響應(yīng)，支持45個外設(shè)中斷。其主要的資源配置有：（1）高性能32位CPU運行頻率高達150MHz，4MB的程序/數(shù)據(jù)尋址空間：高效的代碼轉(zhuǎn)換功能（支持C/C++和匯編）；與TMS302F24x/F240x系列DSP代碼兼容；（2）高性能低功耗，；（3）128Kl6位的內(nèi)部FLASH存儲器；18Kl6位的單周期訪問SARAM；（4）引導(dǎo) Rom（BOOTRom）；帶有軟件啟動模式；數(shù)學(xué)函數(shù)庫IQmath；（5）芯片內(nèi)部有3個32位定時器，時鐘和系統(tǒng)控制：支持動態(tài)改變鎖相環(huán)的倍頻系數(shù)；看門狗定時模塊；（6）具有兩個事件管理器模塊（EVA、EVB），每個管理器模塊包括：兩個16位的通用定時器；8通道的PWM；不對稱、對稱或四個空間矢量PWM波形發(fā)生器；死區(qū)產(chǎn)生和配置單元；驅(qū)動保護中斷（PDPINT）；三個完全比較單元；三個捕捉單元：正交脈沖編碼電路等；（7）擁有兩個SC1口和一個SP1口，增加了數(shù)據(jù)緩存功能，傳輸頻率可達MHZ數(shù)量級。 控制芯片TMS320F2812DSP簡介TMS320F2812DSP是美國TI公司推出的最先進、功能最強大的32位定點數(shù)字信號處理器，它既有數(shù)字信號處理能力，又具有強大的事件管理能力，為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一個理想的解決方案。本系統(tǒng)的控制電路使用美國TI公司的 TMS320F2812DSP作為主控制芯片，其快速的運算能力、豐富的外設(shè)資源能為整個控制系統(tǒng)提供一個良好的平臺。因此有必要設(shè)置輸入電容，使其與光伏陣列與逆變器之間的導(dǎo)線上的分布電感組成一個低通濾波，使各部分產(chǎn)生的干擾盡量不影響另一部分。 其他參數(shù)的選取由前述的Boost的光伏陣列的輸出電流是在直流之上疊加了一個高頻分量。關(guān)于其性能和特點，不在贅述，選取同一型號IGBT。則流經(jīng)電容上的電流和電壓如下圖所示：圖3—5 電容兩端的電流，電壓波形由公式： （3—12）即：=47 （3—13）實際電路中，中間支撐電容除了給Boost輸出濾波外，還具有儲能的作用，且全橋逆變器也不能完全看作是純阻性負(fù)載，所以中間電容取20倍的較大裕量，用1000uF的電容。開關(guān)管工作頻率的選擇：工作頻率過高，則輸出波形諧波含量少，有利于濾波，但工作頻率過高則管子的損耗和發(fā)熱就會增加，所以本系統(tǒng)中取開關(guān)管的開關(guān)頻率為=20HZ，則=50。在實際應(yīng)用當(dāng)中，必須將這些諧波用濾波器將其清除。整理后可得： （3—2）假設(shè)電路沒有損耗： （3—3）其中：——太陽能的輸出功率； （3—4）是Boost電路的輸出功率，即后級和電網(wǎng)等效的負(fù)載RL消耗的功率， （3—5）則有： （3—6）其中：——負(fù)載的平均電流；——太陽能的輸入平均電流；——電感上的平均電流，由于電感電流與輸入電流是相同的，則： （3—7）由可得出： （3—8）其中：——電感也即輸入電流的紋波電流；定義由以上的公式可得出： （3—9）由此可知，假設(shè)其他的條件不變換時，當(dāng)時，L取得最大值， （3—10）為了保證額定情況下滿足紋波電流的要求，因此：本系統(tǒng)中太陽能板的電壓輸入范圍為=125~400V,直流側(cè)電壓為=400V由可得=，所以占空比為D=0~，2000W。由上面分析可知，Boost電路應(yīng)工作在連續(xù)導(dǎo)電模式下，穩(wěn)態(tài)波形如下圖：圖3—4 Boost電路連續(xù)導(dǎo)電時的穩(wěn)態(tài)波形穩(wěn)態(tài)時電感上的電壓在一個周期內(nèi)對時間的積分必須為零(伏但由于電感和電容寄生電阻的影響，導(dǎo)致當(dāng)輸入電壓一定時，占空比D超過一定值時，輸出電壓