【正文】 。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 通過這一階段 的努力，我的畢業(yè)論文《 光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的研究 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示我誠摯的謝意。還有 基于 PSCAD 的光伏陣列 MPPT 的仿真， 驗證了其輸出特性，證明了其可行性。 （ 3） 建立了整個太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。而在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中如何通過最大功率點跟蹤控制進(jìn)一步提高太陽能電池的利用效率是當(dāng)今研究的熱點問題，也是本文討論的重點問題。結(jié)合前人的研究，查閱大量的資料，詳細(xì)論述了帶有最大功率跟蹤的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的 研究 過程。 圖 411 光照強度變化圖 圖 412 光伏陣列 輸出電壓圖 圖 413 光伏陣列 輸出功率 圖 414 光伏陣列 輸出電流圖 圖 415 Vref 的變化圖 圖 416 波形發(fā)生器的波形圖 圖 417 開關(guān)管的通斷圖 當(dāng)調(diào)節(jié)溫度 T 時，可發(fā)現(xiàn)所得波形圖與以上各圖基本沒有差別，可得出與圖26 光伏陣列的 PUL， ILUL 特性曲線吻合。 在比較器模塊中，波形發(fā)生器產(chǎn)生三角波，如圖 416 所示，占空比為 50%。光伏陣列的輸出功率隨著 Vref 的變化，在 左右的達(dá)到最大功率點，如圖 413 所示。 如圖 415 所示，是 MPPT 控制器模塊按照電導(dǎo)增量法控制系統(tǒng)輸出的 PWM控制信號 Vref。 圖 411 是光照強度的變化曲線，可以看見當(dāng) S 從 ——1 變化時，輸出電壓 Vin 基本沒有發(fā)生變化（如圖 412 所示），但輸出功率 Pout 明顯增加（如圖413 所示），輸出電流 Ia 也發(fā)生明顯變化（如圖 414 所示），這與圖 25 光伏陣列的 PUL， ILUL 特性曲線吻合。 圖 410 仿真系統(tǒng)圖 根據(jù)圖 410 的仿真系統(tǒng)圖，在初始溫度為 25176。 MPPT 模塊輸出參考電壓 Vref 與調(diào)制波進(jìn)行比較生成 PWM 控制信號，該控制信號去驅(qū)動 IGBT 開關(guān)管動作，從而調(diào)整光伏電池的輸出電壓和電流，使其工作在最大功率點。 Data Collection (數(shù)據(jù)采集形式 ) continuous（連續(xù)采集） 光伏陣列最大功率跟蹤系統(tǒng)的建立及其波形圖 應(yīng)用前面 PVCell 和 MPPT 兩個模塊，建立了基于 BOOST 電路的仿真系統(tǒng)。 Minimum Value （溫度最小值） 0176。其模塊圖如圖 49 所示。 波形發(fā)生器參數(shù)設(shè)置： Frequency of signal(信號頻率 )50HZ Initial phase of signal(信號 的初相位 )0176。通過比較 Vref 和 Em，生成 PWM波信號控制開關(guān)管通斷。 圖 47 控制光照強度模塊圖 實現(xiàn)其功能的腳本： IF ($)THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout= ELSE IF($) THEN $Sout=1 END IF （ 4）比較器模塊 該模塊有 2 個控制信號作為輸入端分別為： MPPT 的輸出信號 Vref,另一個輸入端 Em 連接波形發(fā)生器。時間在 0~2S 時， S=；時間在 2~3S 時，S= KW/m2；時間在 3~4S 時， S=1 KW/m2。 LOCAL REAL deltaT,deltaS,cIsc,cVoc,cIm,cVm,It1 LOCAL REAL a,b,c,C1,C2,It a= b= c= deltaT=$T$Tref deltaS=$S/$Sref1 cIsc=$Isc*$S/$Sref*(1+a*deltaT) cVoc=$Voc*(1c*deltaT)*log(exp(1)+b*deltaS) cIm=$Im*$S/$Sref*(1+a*deltaT) cVm=$Vm*(1c*detaT)*log(exp(1)+b*deltaS) C2=(cVm/cVoc1)/Log(1cIm/cIsc) C1=(1cIm/cIsc)*EXP(cVm/(C2*cVoc)) It=cIsc*(1C1*(exp($Vin/(C2*cVoc))1)) if (timezero) then It=cIsc*(1C1*(exp(cVm/(C2*cVoc))1)) endif c Output current error protection. IF()THEN It1=It ELSE It1=0 endif $Pout=$Vin*It1 CCIN($Iout, $SS) = CCIN($Iout, $SS) + It1 CCIN($Ground, $SS) = CCIN($Ground, $SS) It1 IF (TIMEZERO) THEN IF ($Iout .NE. 0) ENABCCIN($Iout,$SS) = .TRUE. IF ($Ground .NE. 0) ENABCCIN($Ground,$SS) = .TRUE. ENDIF （ 3）控制光照強度模塊 該模塊有 1 個控制信號作為輸入端： TimeIN, 1 個輸出端為： Sout。其模塊圖如圖 46 所示。 LOCAL REAL temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6,temp7 LOCAL REAL dV,dI,detaV,Vref0 IF (TIMEZERO) THEN temp1=$Voc temp2=0 Vref0= ENDIF temp3=$Vin temp4=$Iin dV=temp3temp1 dI=temp4temp2 detaV= temp5=dI/dV temp6=$Iin/$Vin IF()THEN IF()THEN IF()THEN Vref0=Vref0+detaV ELSE Vref0=Vref0detaV ENDIF ENDIF ELSE IF()THEN IF()THEN Vref0=Vref0+detaV ELSE Vref0=Vref0detaV ENDIF ENDIF ENDIF $Vref=Vref0 temp1=$Vin temp2=$Iin （ 2）光伏陣列模塊（ PVCell） 設(shè)計該模塊的指導(dǎo)思想是將光伏電池看成是受控電流源，該模塊有 3 個控制信號作為輸入端分別為： Vin 輸入電壓， S 光照強度， T 電池溫度。這里我們僅定義了 Opencircuit Voltage (開路電壓 )22V。 圖 44 建立 MPPT 模塊第三步 點擊下一步，完成，可生成如圖 45 所示的模塊外觀圖。 圖 42 建立 MPPT 模塊第一步 接著，我們定義 2 個輸出端口的名稱、屬性，其中之一如圖 43 所示。在這里我們定義 MPPT 模塊有兩個輸入量：輸入電壓 Vin，輸入電流 Iin；一個輸出量 Vref，它通過和三角波比較產(chǎn)生 PWM 信號用以控制開關(guān)管的占空比。 基于 PSCAD 的光伏陣列 MPPT 的仿真 仿真模塊的建立 （ 1） MPPT 模塊 首先通過調(diào)用“元件向?qū)А眮硗瓿?MPPT 模型外觀的定義。 當(dāng)然，用戶也可以建立屬于自己的庫工程，通常用戶所建立的庫工程包括所畫原理圖中的部分原始庫所不具有的模塊、元件，用戶通過“元件向?qū)А笨蓪ψ远x的模塊進(jìn)行設(shè)置，并將其應(yīng)用到所畫原理圖中 。 雙擊每個圖框的下部，如 ，即可打開查看更多元件。打開軟件后，工作窗口中會自動加載庫文件 ，雙擊可打開，如圖 41 所示界面。 PSCAD 主要功能是進(jìn)行電力系統(tǒng)時域和頻域計算仿真，典型應(yīng)用是計算電力系統(tǒng)遭受擾動或參數(shù)變化時，電參數(shù)隨時間 變化的規(guī)律；另外 PSCAD 還可以廣泛的應(yīng)用于高壓直流輸電、 FACTS 控制器的設(shè)計、電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子仿真 [12]。 V r e fV o u t+_V r e fV r e f( a )( b )( c ) 圖 311 PWM 控制器電路原理圖 從圖 311 可以看出，當(dāng)參考電壓上升，脈沖寬度變窄，占空比較小，等效電阻 Ri（圖 310 所示）相應(yīng)的增大；圖 311（ b）表示當(dāng)參考電壓下降，脈沖寬度變寬，占空比變大，等效負(fù)載 Ri 相應(yīng)減小 。 比較器的調(diào)制波為三角波，從正端輸入，參考電壓從比較器的負(fù)端輸入，用參考電壓切割三角波，在比較器的輸出端形成一組 PWM 波，用這組脈沖控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間，達(dá)到控制后級電路等效電阻的目的。不同的 PWM 控制策略對參考電壓的跟蹤能力是不一樣的 [11]?？刂崎_關(guān)管的信號稱為 PWM 信號。 光伏陣列逆變器電網(wǎng)M P P TRLCTDCRi 圖 310 基于 BOOST 電路的 MPPT 控制結(jié)構(gòu)圖 將光伏陣列輸出電壓、電流送入 MPPT 控制器中進(jìn)行最大功率跟蹤控制，MPPT 輸出參考電壓與調(diào)制波進(jìn)行比較生成 PWM 控制信號，該信號驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷，使其占空比 D 發(fā)生變化，從而改變等效電阻 Ri 的大小，使光伏陣列輸出最大功率，具體控制算法可采用前述的電導(dǎo)增量法。通過改變占空比就可以找到光伏陣列在最大功率點處的電壓 Um。因要將直流電逆變到交流電網(wǎng)中，因此在逆變器直流側(cè)電壓， BOOST 電路輸出電壓 UO 需高于220 2 的峰值電壓，占空比 D 存在一個最小值 Dmin。故由式（ 36）有 US=（ 1D） UO (37) 在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中， BOOST 電路的輸入 US 即為光伏陣列的輸出電壓 Vin，輸出連接的是逆變器的直流側(cè)。由 BOOST 電路工作原理可知： DUU SO ??1 (36) 式中 D 為開關(guān)管 T 的占空比。由 US+UL向負(fù)載 R 供電時， UO 高于 US，故稱它為升壓變換器，工作中輸入電源供電的電流是連續(xù)的，但流經(jīng)二極管 D1 的電流卻是脈動的，由于有 C 的存在，負(fù)載 R 上電流 IO 仍然是連續(xù)的。U S+ U L Li LC+I OR+U 0U SLi L U L +C+I OR+U O （ a） (b) 圖 39 Boost 變換器電路改造控制過程圖 當(dāng)圖 38 中開關(guān)管 T 關(guān)斷時， Boost 電路等效電路圖如圖 39（ b）所示。 電源只向電感供電，在電感線圈未飽和前，電流 iL 線性增加，電能以磁能形式儲存在電感線圈 L 中，此時負(fù)載 R 供電靠電容 C 放電， R 上流過電流 IO， R 兩端輸出電壓 UO 的極性為上正下負(fù)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中， Boost 變換器可以被用來將蓄電池或光伏電池輸出的低電壓變換為較高電壓，滿足較高電壓負(fù)載的高額定電壓需求。 由光