【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(xiàn)：[1] ——.[2] 王長(zhǎng)貴，.[3] :機(jī)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(guó)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(jī)械工業(yè)出版社，.[9] ：高等教育出版社，2002.[10] 王兆安，：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[11] 沈錦飛，吳雷，：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[12] —：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[13] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[14] ：.[15] ：[16] 中國(guó)論文期刊網(wǎng),中國(guó)論文下載中心，中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)[17] 周志敏，：人民郵電出版社，2009.[18] 太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)：百度文庫(kù)[19] ：新能源，.[20] 李進(jìn)國(guó)，：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(jì)市場(chǎng)，.[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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是廣大的，未來(lái)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(huì)再次的為人類帶來(lái)光明。采用的改進(jìn)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(jí)式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)無(wú)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(hù)成本比較高，安裝跟蹤裝置獲得額外的太陽(yáng)能輻射產(chǎn)生的效益短期內(nèi)無(wú)法抵消安裝該系統(tǒng)的所需要的成本，因而目前的太陽(yáng)能光伏陣列發(fā)電系統(tǒng)中較少使用太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。手動(dòng)跟蹤常用于平板式光伏陣列，工作人員每隔12小時(shí)移動(dòng)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(shí)，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(dòng)跟蹤式兩種，光伏陣列的安裝有兩個(gè)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(yùn)算簡(jiǎn)單，魯棒性好的特點(diǎn)。（4）模糊邏輯控制法 模糊邏輯控制法布需要建立控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，是一種比較簡(jiǎn)單的智能控制方法，使用模糊邏輯的方法進(jìn)行MPPT控制，通常要確定以下幾個(gè)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(chǎng)合。但其缺點(diǎn)是這種方法只能使光伏輸出電壓在最大功率點(diǎn)附近震蕩運(yùn)行，而導(dǎo)致部分功率損失，并且初始值及跟蹤步長(zhǎng)的給定對(duì)于跟蹤精度和速度有較大影響。（2）擾動(dòng)觀察法 根據(jù)光伏陣列工作時(shí)不斷地檢測(cè)電壓擾動(dòng)量，即實(shí)際上，這是一個(gè)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(duì)應(yīng)的最大功率點(diǎn)的電壓值。 這種方法具有使用方便、控制簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，而且輸出電壓恒定，對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)是有利的。它們實(shí)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(diǎn)跟蹤控制（MPPT）的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)自尋優(yōu)過程，通過率，與已被存儲(chǔ)的前一時(shí)刻功率進(jìn)行比較，舍小存大、再檢測(cè)、再比較對(duì)光伏陣列當(dāng)前的輸出電壓和電流的檢測(cè)，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(duì)光伏電池的輸出進(jìn)行最大功率點(diǎn)的跟蹤就十分的必要。從對(duì)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(qiáng)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(shí)間插入一個(gè)死區(qū)時(shí)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(gè)完全比較單元CMPR4和CMPR5產(chǎn)生4路PWM信號(hào)，其中每個(gè)完全比較單元輸出一對(duì)互補(bǔ)的PWM脈沖，時(shí)基由通用定時(shí)器GP3提供，計(jì)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(cè)和處理；控制運(yùn)行程序。它是一個(gè)20級(jí)分時(shí)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(hào)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(hào)的產(chǎn)生。在主循環(huán)程序運(yùn)行中，如果CPU定時(shí)器周期到，會(huì)暫停當(dāng)前主循環(huán)運(yùn)行的程序，響應(yīng)CPU定時(shí)器中斷子程序，在運(yùn)行完定時(shí)器中斷子程序后，再回到主循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行下面的程序。完成初始化設(shè)置之后，DSP的各個(gè)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(hào)采集與PI調(diào)節(jié)的運(yùn)算處理。（4）A/D采樣處理子程序：對(duì)輸入電壓、輸出電壓、輸出電流等信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波。 （2）定時(shí)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(duì)光伏逆變器系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)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(hào)功能說(shuō)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(hù)，其反應(yīng)時(shí)間為10us以內(nèi)，可以很好的實(shí)現(xiàn)快速過流、過溫和故障保護(hù)。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(lái)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(duì)互補(bǔ)的PWM信號(hào)：PWMPWM8和PWMPWM10分別控制單相全橋逆變器兩個(gè)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(cè)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(dòng)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(chǔ)器更大、數(shù)模轉(zhuǎn)換速度更快等特點(diǎn)。IR2113驅(qū)動(dòng)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(hù)。美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IR2113驅(qū)動(dòng)器，它兼有光耦隔離（體積小）和電磁隔離（速度快）的優(yōu)點(diǎn)，是中小功率變換裝置中驅(qū)動(dòng)器件的首選品種。CPLD將許多邏輯及時(shí)序功能集于一身，大大簡(jiǎn)化了TMS320F2812的外圍電路設(shè)計(jì)，其ISP功能提高了設(shè)計(jì)的靈活性，擴(kuò)大了控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)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(hù)邏輯的輸入信號(hào)包括：驅(qū)動(dòng)單元送來(lái)的IGBT短路信號(hào)，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(hào)、直流輸出電壓的過壓信號(hào)及直流輸出電流的過流信號(hào)。 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(hào)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(duì)電壓電流信號(hào)的采樣、PWM脈沖的產(chǎn)生、與上位機(jī)的通信和故障保護(hù)等功能。（9）可使用多達(dá)56個(gè)可編程且可復(fù)用的I/O端口；（10）外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊（PIE）：靈活的中斷響應(yīng)，支持45個(gè)外設(shè)中斷。其主要的資源配置有：（1）高性能32位CPU運(yùn)行頻率高達(dá)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(chǔ)器；18Kl6位的單周期訪問SARAM；（4）引導(dǎo) Rom（BOOTRom）；帶有軟件啟動(dòng)模式；數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)IQmath；（5）芯片內(nèi)部有3個(gè)32位定時(shí)器，時(shí)鐘和系統(tǒng)控制：支持動(dòng)態(tài)改變鎖相環(huán)的倍頻系數(shù)；看門狗定時(shí)模塊；（6）具有兩個(gè)事件管理器模塊（EVA、EVB），每個(gè)管理器模塊包括：兩個(gè)16位的通用定時(shí)器；8通道的PWM；不對(duì)稱、對(duì)稱或四個(gè)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(dòng)保護(hù)中斷（PDPINT）；三個(gè)完全比較單元；三個(gè)捕捉單元：正交脈沖編碼電路等；（7）擁有兩個(gè)SC1口和一個(gè)SP1口，增加了數(shù)據(jù)緩存功能，傳輸頻率可達(dá)MHZ數(shù)量級(jí)。 控制芯片TMS320F2812DSP簡(jiǎn)介TMS320F2812DSP是美國(guó)TI公司推出的最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大的32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，它既有數(shù)字信號(hào)處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力，為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一個(gè)理想的解決方案。本系統(tǒng)的控制電路使用美國(guó)TI公司的 TMS320F2812DSP作為主控制芯片，其快速的運(yùn)算能力、豐富的外設(shè)資源能為整個(gè)控制系統(tǒng)提供一個(gè)良好的平臺(tái)。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(gè)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(gè)高頻分量。關(guān)于其性能和特點(diǎn)，不在贅述，選取同一型號(hào)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(shí)際電路中，中間支撐電容除了給Boost輸出濾波外，還具有儲(chǔ)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(huì)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(shí)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(yáng)能的輸出功率； （3—4）是Boost電路的輸出功率，即后級(jí)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(yáng)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(shí)，當(dāng)時(shí)，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(yáng)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(shí)的穩(wěn)態(tài)波形穩(wěn)態(tài)時(shí)電感上的電壓在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)時(shí)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(shí)，占空比D超過一定值時(shí)，輸出電壓