太阳能光伏系统最大功率跟踪器的研究.docVIP

本文由zhjiexx贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 第卷 第 期 报 哈 尔 滨 理 工 大 学 学 ： ： ： 二： ： ： ： ： ： ： ， 年 月 太 阳能 光伏 系统 最 大 功 率 跟踪 器 的研 究 崔 岩 ， 黄宏 生 ， 李大勇 ， 胡宏勋。 ， （ 汕头大学 电子工程 系 ， 广东 汕头 哈尔滨 理工 大学 材 料科学 与工程学院 ， ； 黑龙 江 哈尔滨 ； 上 海交 通大学 物理 系 ， 上海 ） 摘 要 ： 出了一 种利 用硬 件 电路 实现 光伏 系统 最 大功率跟 踪 （ ） 提 的方 法 电路 为一 个 主 升压型 功率 变换 器 以往 不 同， 最 大功率跟 踪 器的控 制部 分 是利 用简单的硬 件 与 该 电路 实现 的 ， 以光伏 方 阵的输 出功 率为跟 踪量 ， 并 实现 了真 正意 义上 的最 大功 率跟 踪 关键 词 ： 光伏 系统 ； 制 器 ； 控 转换 器 中图分类 号 ： 文 献标识 码 ： 文 章 编号 ： （ 。 ） ， ， 。 。 凡 ， （ ? ， ， ； 。 ， ， ） ， ， ； ， ） ： （ ， ： ： ； 概 述 线 在光伏 系统 中通 常希望 从方 阵 中获得最 大 的能 量输 出 因此 ， 要求 光伏 方阵 在任 一时 刻都 工作 于最 大功 率点上 由于 系统 的最 大 功 率 点 随着 光照 强 但 度和环境 温度 的改 变 而 改变 ， 图 所 示 以 ， 如 所 光伏 系统 中必须 含 有最 大功 率跟 踪器 以便对 系统 的 输 出功率 进行 实时 最大 功率 跟踪 了实现 此 目的 ， 为 人 们提 出 了以下 几 种不 同的设 计 方案 一 鹾 嚣 臻 般情 况 下 ， 现最 大 功 率 跟 踪 主要 采 用 以下 实 输 出电压， 两种方 法 ： 增加 电 导法 （ ） 和干 扰观察 法 （ ） 图 光伏方阵 ， 曲线 收 稿 日期 ： 基金项目： 黑龙 江省 自 然科学基金资助 （ ） 作者简介 ： 崔 岩 （ 一 ， 汕头 大学副教授 ） 男， 维普资讯 第 期 崔 岩等 ： 太阳能光伏系统最大功率跟踪器的研究 增加电导法是利用光伏方阵输 出端的动态电导 值 （ ） 与此 时 的静 态 电导 的 负数 （一，） 比 相 较 ， 判 断 调 节 光 伏 方 阵 输 出 电 压 方 向 的 一 种 以 式（ ） ， 中 由于 总大 于 ， 好实 现 了 。正 转 换器 的升 压特性 如果 定 义 比例 系数 为 占空 比 ， 那 么有 的方法 是依靠改变光伏 方阵的输出 电压来达到最大功率点 （ ） 因此 ， 借助修改逻 辑判断式来减少在 处的振荡现象 ， 使其能快速 适 应气候条 件 的变 化 理论 而言 ， 就 此方法 的理论 表 达式是无 可挑剔 的 但是 当传感 器 的精确 度有 限时 ， 满足 一 ， ，的概率 是有 限 的 ， 于是将 不可 避 免 的产生 误差 ： 则式 （ ） 化为 （） （） 由式（ ） 式（ ） 知， 、 可 通过改变开关管控制信 号 的占空 比就可 改变 该 电路 的输 出输 入 电压 比 通 干扰 观察法是 通过不 断改 变 电池 方 阵 的工作 电 常是用脉宽调制（ ） 电路来改变 占空 比 假设升 压电路损耗很小 ， 那么方阵输出功率就等于负载功 率， 即有 压， 实时观察、 比较前后两点输 出功率值 ， 以便改变 调节 电压 的 方 向 ， 终 稳 定 在 最 大 功 率 点 上尽 最 管系统工作 点会在 两 侧存 在 振荡 现象 ， 成一 造 ， ， （） 定 的功率损失 ， 但此方法结构简单 、 只需测量电压及 电流两个 参数 ， 因此 易于实 现并得 到广 泛应用 本文 所介绍 的最大功 率跟踪 器就 是基 于此方 法设计 而成 的 及 ： ： ， （） 可见 ， 该升 压 电路可 视 为 一 个具 有 比例 系数 可 调 的直 流变压 器 为了使负载从光伏方阵获得最大功率 ， 控制单 元必须 实行 适 当 的 算法 对 转 换 器 进 行 控 制 常的做法 是利用微 处理 器 以及相 应 的接 口、 通 功 率器件驱动电路对 单元进行控制 与此不 同， 本论文利用了简单的硬件电路实现了对升压 转换器 的控制 以实现光伏系统的最大功率， 使 其能够准确实时地跟踪方 阵的最大功率点 升压转 换 器的基本 电路如 图 所示 中开 关元件 为 其 功 率管 图 升 压 电 路 图 为 功率管的控制信号波形 图 当 导通 时 ， 二极 管反 向截止 电流 流经 电感 一 形成 回路 ， 电能 转换 为 磁 能 储 存 于 电感 元 件中 当 管截止 时， 电感 中储存的能量通 过 二极管对 负载放 电 导 通时 ， 电感 上 的压 降为 光 伏 方 阵输 出电压值 在 截止期间 ， 电感 的压降等 图 控 制信 号 于 减 去输 出电压 在稳 定 工作 状 态下 ， 一个 周 期 内电感的平均电压值应为零 因此在 开 和关 的两个 状态 下 ， 电感 的 电压 与 各 自的持 续 时 间 的乘积应该 相 等 ， 即 。（ ）。 因此有 （） 电路介绍及其工作 原理 在图中， 自光伏方阵的电压信号 和电流 来 ： 一 （） 其中， 信号。 通过乘法器相乘后得 到输 出电压 ，与 光伏方阵输出功率成 比例 ， 此功率信号分别通过两 个 具有 不 同时间 常 的 电 路 ， 输 出 和 经 其 。 。 （） 维普资讯 哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报 输 控 管 监 到 第 卷 过 比较器后 与触 发器输 人端 相 连 ， 发器 对后 继 触 电路进行充 放 电 ， 电路 不 同 的电平 与高频 三角波 器翻转， 说明系统工作点经过 了 于是触发器对 ， 电路有原来放电过程改为充电， 产生的 信 号 占空 比变为 持 续减 小 ， 以便 继 续 跟踪最 大功 率 如 配合即可产生用于控制 的 信号 假 设触发器状态保持不变 ， 即持续对 电路进行充 电放 电 ， 电路 持续 增加 （ 小 ） 减 的输 出 电平 与 高 此反复， 最后 就在 两侧来 回工作 ， 从而实现 了对光伏 系统 实时最大 功率跟 踪 频三角波 比较后产生 的 信号 的占空比将持续 减 小或增 大 ， 如图 所 示 图 详细说明了 和 这两个信号是如何去 控制 信号 占空 比的， 以实现光伏 系统 的最 大 功 率跟踪 占空 比由增加 变 为减小 时 ， 当 它是 通过 改 变触 发器 的输 出状 态 来 实 现 的 所示 的触 发器 图 是一个 型触 发器 （ ， ） 上升沿 翻转 ， 降 下 沿复位 我们所希望 的是 信号 占空 比始终朝 着最 大 功率点 的方 向 改变 图 信 号控 制 方 框 图 初始状态 ； ， 触发器翻转 占空比持续减小 图 产 生 的 信 号 图 中用到 了 两个 不 同时 间常 数 的 回路 由于 回路输 出的延迟 性 ， 有 较大 时 间常 数 具 电路 的输 出 可 视 为 上一 个 时 刻 功 率 输 出 的参 考 点 而具 有较小 时 间常数 电路 的输 出 ， 代表 了 此 时刻 的功率 输 出 者 的 时 间 间 隔 由两 个 两 电 路 时 间常数 的差 值 决 定 ， 间差 越 小 可 获得 的精 确 时 ， 爬升至再次大于 尸 触发器复位 至， 小于 占空 比持续增加 度越高， 但使跟踪速度降低 设工作前触发器的初始状态为低电平 ， 对 电 路进行放电， 此时 信号的占空比为持续增加 比 较此时的 和 ： 若 ， 继续增加 占空比 以使输出功率继续增加 ， 触发器在下降沿处复位不翻 转； 相反 ， 若 ， 时 比较 器 输 出的 上升 沿 使触 发 最后在最大功率点处 左右摆动 图 晟大功率点跟踪过 程 初始时假设 信 号 占空 比持续增加 ， 出 输 功率增 大 时 点跟 随 点 ， 功 率 曲线 上升 此 沿 当点 维普资讯 第 期 崔 岩等 ： 太阳能光伏系统最大功率跟踪器的研究 在最大 功率点 处 左 右 摆 动 ， 动 量 大 小 取决 于 ，和 摆 ， 过 了功 率 曲 线 的 最 大 点 ， 某 一 时 刻 其 值 将 小 越 在 于 时 ， 此时比较器输出高电平在上升沿处使触发 器 翻转 ， 触发 器 对后 继 回路 由原 来 的放 电状 态 变 为充 电状态 ， 得 回 路 输 出 电平 上 升 ， 使 的接近程度 ， 即与两个 回路 的时间常数的差 值有 关 占 比向减小的方向变化 ， 空 其结果是点 ， 将改变方 向再 次 向最大 功率 点爬 升 ， 有 爬 到 当 没 时或 者 翻过 但 ， 点的功率仍然大 于 点的功率 时， 比较器输出低 电平使触发器复位但不翻转 ， 此时 信号 占空 比变化方 向不变 ， 直至 ， 过 越 并再 次小于 时 ， 触发器 再次 翻转 如此 反 复最 后 ， 参 考 文 献： 结 语 由 转换器和硬件控制电路组成的光伏系 统最大功率器 ， 具有结 构简 单 、 成本 低等 特点 不 同 在 负载条件下都能很好地跟踪光伏方阵的最大功率点 ， ， ， （ ） ， ： ， ， ， 赵良炳 ， 现代 电力电子技术基础 京： 等 北 清华大学出版社 ， ， ： ， ， （） （ 审稿 ： 周 真教授 ， 晓洋教授 ； 于 编辑 ： 长缨 ） 付 （ 上接第 页 ） 音保留了较好 的讲话人特征 ， 具有较高的 自然度和 可懂度 主 观评 价分 为 达 到通 信质 量 ， 语音编解码在定点 上的实时实现的编解 码全双工时延小于 ， 产生 了性价 比高的语音编 解码系统， 在数字通信 、 保密通信 、 数