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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
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