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沈阳工程学院毕业设计英文文献翻译专 业 班 次： 电本（继电）096 学 生 姓 名： 王国磊 指 导 教 师： 王胜辉 联 系 电 话：起 止 时 间： 2013-5-27至2013-5-31 沈阳工程学院电力学院教研室一、 目的：1、 了解国外电力系统的发展2、 熟悉英文科技文献的写作格式及特点3、 熟悉和巩固专业外语的有关知识4、 学会中英文文献的检索方法二、 选题要求：1、 学生自主选题，经指导教师审查合格2、 篇幅在3000单词以上，较完整的一篇英文论文3、 内容与电力系统专业相关，并写明出处三、 译文要求：1、 译文正确、内容完整，图可以复印后贴于正确位置2、 译文打印在A4纸上，原稿复印后附在译文后。四、 时间安排：在毕业设计开题一周内完成。文献资料详细一览表学生姓 名王国磊专业电气工程及自动化英语程度其他外语英语4级指导教师王胜辉毕业设计题目双轴太阳自动跟踪系统方案设计外文文献出处出版社作者C. Rodriguez and G.A.J. Amaratunga刊名期次2006篇名页码83-87内容提要最大功率点跟踪（MPPT）策略的一个重要组成部分的光伏（PV）功率变换器的控制。本文算法保持光伏面板的操作在最佳点的最高性能。电源转换器必须同步与电网注入从PV面板的功率提取，结合电网注入功率控制和光伏MPPT成一个单一的控制块。指导教师评审意见交流动态最大注入功率控制光伏模块采用电流模式控制C. Rodriguez and G.A.J. Amaratunga摘要：最大功率点跟踪（MPPT）策略的一个重要组成部分的光伏（PV）功率变换器的控制。这些算法保持光伏面板的操作在最佳点的最高性能。此外，电源转换器必须同步与电网注入从PV面板的功率提取。这两个任务是通过在功率调节单元控制器执行的。然而，在复杂控制回路的结果。此外，与电网的相互作用可能引起的稳定性问题，在功率变换器在电压扰动。连接到作者所提出的电力供应PV模块的动态控制提供了在功率变换器的稳定性和易实现实质性的改进。该策略结合电网注入功率控制和光伏MPPT成一个单一的控制块。第一个目标是使用电流模式控制形状的电流注入而后者的目的利用太阳能板的动态行为，确定电网电流大小的变化来实现。一个实现的原型系统证明了该策略的性能和结果对市售的逆变器相比。1引言近年来，可再生能源分布式发电已引起相当大的关注，因为它提供了一个潜在的解决方案为了满足日益增长的电力问题在不增加碳排放的要求，见例如英国能源白皮书” 1 。光伏（PV）-分散发电已收到大量的金融政府的支持。例如，在英国节能信托基金资助的设施提供50%超过500W和日本等国家和德国提供有吸引力的关税。PV源操作在同步与电网和提供能量无论是本地或远程的消费。相比独立的单位，并网系统注入所产生的功率的电源，这是一个更有效的过程自不需要存储。因此，主要的任务一个控制器对于这样一个单元是双重的：（一）必须同步到电源注入功率；（二）它必须从光伏阵列的最大功率提取。在早期的光伏发电装置的能量储存在电池银行因此，只有一个最大功率点跟踪（MPPT）是所需的控制，例如见 2-7 。为了实现这一控制的最常用的技术包括：扰动观察法，电导增量，爬山，开关振荡扰动，开路测试，和神经网络的方法。提出的功率光伏系统理所当然的是，电子结构MPPT在嵌入式系统，比如 8 提供了逆变器的使用最为广泛的一种总结。组合的解决方案已被提出，最近的 9-12 。我们所提出的方法是使用单片机控制方案对系统动态特性的开发为了从PV源提取的最大功率并把它注入到电网。这种方法不需要额外的组件，除了已经车载输入功率传感器（电压和电流）。此外，本迭代的MPPT控制算法的简化和可用简单的逻辑实现。这样做的好处技术是减少计算所需的功率和因此在光伏逆变器的微控制器单元也可以用来执行其他任务。这种简化是在PV AC模块的明显的优势，在成本和空间是主要的设计约束。从光伏面板中提取的功率注入在网格中使用一个电流模式控制逆变器。这技术允许工作在单位功率因数的电流的幅值和直接的控制，由于网格电压是固定的，注入功率的直接控制。2光伏模块的动态控制所提出的控制利用的动态特性连接到恒功率负载如光伏阵列图1。恒功率负载的电流注入到电网。虽然瞬时网格注入功率波动，从光伏输入功率阵列常数足够大的电容器CIN时用于衰减振荡。因此，能源存储在功率调节单元（PCU）元素波动满足功率平衡。图1给出了对我V的动力学光伏面板的特性并不是一个组成部分PCU。光伏阵列模型可以通过的以下元素：二极管特征的行为硅太阳能电池产生的电流，IL是光和RS图1输入滤波器和光伏组件的等效电路恒功率负载和电阻的串联和并联电阻阵列。2.1稳态平衡在图1所示的系统稳态解可以通过求解非线性方程组的发现： (1)(2)P是绘制的恒功率，是二极管饱和电一个=q/(nkkT),k=1.3807*10-23J/K玻尔兹曼常数，问1.6022_10_19c是电子电荷，T下是温度，和纳秒数细胞在模块系列。一个非线性方程组求解需要解决（1）和（2）对于一个给定的P。图2显示了iV特性三太阳能模块和恒功率曲线体育价值观不同显然，从图2我们发现存在两个对于一个给定的p和最大传输功率平衡，Pmax，得到当两个图是切向。此外，任何PPmax没有真正的解决方案和操作点，IPV将加速向短路在下面的部分解释图2电流-电压特性的太阳能模块和恒功率曲线2.2恒功率光伏动力应用基尔霍夫电压和电流的法律该系统在图1,我们获得动态系统描述 (3)在Rs= 0和Rsh=为简单起见。使用特征值分析,验证了在13,解决左边的左边的十字路口的曲线p与电流-电压曲线在图2是不稳定的,而该地区正确的是稳定的。此外,利用相图分析可以表明所描述的运动州vpv和 ipv,当遇到扰动。图3显示了上述相位图和特征向量。从特征向量、评估的焦点,我们观察解决方案是一种稳定的权利集中和解决方案在左边是一个鞍点。因此如果操作点是驱动电压降低比电压不稳定的解决方案,系统会进一步加快对电压崩溃。类似地,输出功率会减少和秋季至零。这现象可以描述数学通过使用区域的吸引力。稳定的盆地或地区吸引力在本例中是定义为: (4)在x= vpv ipv T吗。这种动态特性是利用实现MPPT替代品方案下一节中解释。图3相图分析光伏平衡2.3动态最大功率控制所提出的控制依赖于周期性调整参考功率，优先，同时保持状态型和IPV操作定义的稳定区域（4）。图4显示的动态功率流图跟踪算法和详细的操作说明下面提供。首先，我们定义为 (5)和参考电源，优先。最初，系统不拉动力和S=1和pref=0都是。电源参考是再增加P。图4动态最大功率点流程图跟踪算法产生于新的输入功率的增加，PNEW =VPV IPV，在PV电压，减少VPN，并在增加光伏电流，IPV。延迟时间，图4中的“延迟1块，是需要在这一点上的控制器来稳定直流电压。由于新的输入功率大于旧的输入功率，特点，以及系统仍然是稳定的区域，参考功率增加。有效的，操作点被驱动由开路对图2的最大功率点电压。这增量阶段持续到最大功率点（MPP）达到。当边际产量达到参考功率进一步增加，有足够的光伏发电来满足需求。因此，工作点移动的稳定的地区的不稳定区和新的权力测量低于大功率测量。因此，从pnewpold。在这种情况下没有延迟时间增加为降低功率提取尽可能快地防止电压崩溃。当pnewpold，这个条件是满足电力需求，减少了足够使态，X，定义的区域内（4）的状态现在的S=1，整个过程重复。两个重要的设计参数是速度电压崩溃，当它进入不稳定区和要降低控制器的响应时间功率注入。第一个可以近似计算出的： (6)作为一个例子，考虑一个MPP电压型VPV（0）=36 V。当崩溃发生时的电压必须保持在型的最终电压VPV（t1）=34 V的输入电容CIN =4mF，提取功率100W的P，和光产生的电流IL =2.77 A。然后，在求解为T（6）的收益率T1 =45毫秒。因此必须降低功率控制器输出为VPN（T1）*IL =94W小于T1。图4中的“延迟2块的目的在于允许的操作点回到一个稳定的解决方案间隔等于常数的电路描述时间以上。如果这不包含有一种危险的维护除了在MPP的状态运行点。3 PCU的交流光伏模块并网光伏系统一般包括两个基本阶段：电压放大；及网格耦合。第一阶段是需要增加由光伏组件上方的栅极电压提供电压震级为控制权转移。的第二阶段的同步和控制电流注入为网格。请注意，由于电网电压是固定的功率注入是直接控制设置的电流注入振幅。3.1电力电子拓扑PCU用于控制理论表明图5。晶体管Q1Q4和二极管D1D4形成直流交流直流变换器的高频隔离升压变压器。的扩增水平的确定由变压器的匝数比，N2/N1，和占空比初级侧桥。在二次侧电压传感器提供反馈到脉宽调制控制器为初级侧保持直流环节电压，直流电压，在电网电压幅度恒定电压。这个电压放大的输出连接到一个通过电感和电容参LF形成的滤波器滤波器隔离高频分量的作用从两个不同的电源电压和电流电子转换器，即，从电压放大器与电网耦合转换器。是实现电网互联用一个电压源逆变器的电感会形成Q8晶体管Q5。电流模式控制应用于以晶体管大门形状的电流输出电流如下。在VAC Q5和Q8的正半周期switchedon，允许电流输出电流增加。所有晶体管关闭以减少通过反向电流Q6，Q7二极管。在VAC负半周期晶体管Q6，Q7是接通电流减少和他们关闭使电流增大通过对Q5和Q8反向二极管。图5 PCU的交流光伏模块3.2传输功率控制传输功率控制的控制框图图6所示。电网电压波形测量使用一个运算放大器的输出连接一个比较器和一个模拟乘法器。的比较器在50Hz，产生一系列数字脉冲的在与所使用的电压完美的同步启用和禁用晶体管Q5，Q8和Q6，Q7。该乘法器具有一第二输入来自一个数字toanalogue转换器（DAC）设置的振幅图6 PCU的控制框图正弦模板从而产生参考电流，检测器。微控制器单元（MCU）执行MPPT算法和接口与DAC的更新参考电流的大小。请注意，该算法图4A改变力可以通过改变通过大量暗电流参考量。电流注入到电网的控制使用感应电阻和感应电流输出电流运算放大器和比较它与参考检测器。该比较输出缓冲采用两个D触发器。一个触发器控制晶体管的驱动程序Q5和Q8和其他控制晶体管的驱动程序Q6，Q7在上一节中解释。只有一个触发器是启用的电网电压的每半周期。3.3能量存储要求功率注入到电网的直接控制设置的参考电流的幅值，检测器。因为这个目前正与电网电压同相，功率输出，可以表示为 (7)其中p0注入平均功率和O网格在弧度/秒的频率。应该指出的是电源输入必须是恒定的，有一个的最大功率最大功率点。瞬时功率存储在能量波动不匹配的结果电容器CIN和CF，和电感L图5。同时，由于升压转换器的闭环条件下操作一些能量波动也将被存储在核心的磁场。最大的变化在存储能量可以计算出： (8)其中TP / O。如果我们考虑一个无损系统简单然后PmaxP0和最大的变化能量： (9)知道了这个参数，CIN，CF，和LF可以选择有这样的，除非满足以下两个条件：（我）的最大纹波DVDC在直流环节的观察所以，电压VDC不低于电网电压峰；和的输入电压，VPV，变化不多超过容许dvpv，MPPT可以执行。例如考虑Pmax 100W，O环，和一个400 V之间的直流母线电压允许波动350、电压直流环节电容和值可以计算CF 2demax / DVDC2 32mf。4实验结果图的拓扑结构和控制。5和6被在实验室中使用下列组件。太阳能板提供峰值功率100W1000W /平方米。它的电压变化24和42V带之间2.9a的最大电流。电容器CIN和CF分别为2和44mf值。电感器的LF和笨拙的人有分别为15和40mh值。晶体管Q1 Q4 stp55nf06MOSFET，晶体管Q5Q8是stp11nk50，和二极管D1D4 STTA206。的变压器是用数字3c90环形铁心材料原发性变成N1 15和次级匝数N2 225。电流传感器包括一个精密电阻和一个运算放大器。两个ATMEL单片机在系统中的应用。一个attiny15控制的DC链路电压横跨CF的平均400V ATmega8单片机控制的参考。电流的幅值和实现MPPT算法。电网电流注入控制的安全使用模拟比较器和逻辑大门。正弦由一个运算放大器的栅极电压得到的图形成倍增加，使用IC AD633，由一个恒定电压通过一个转换器提供。数字信息通过与同步通信链路提供ATmega8为了获得参考电流Iref。由于模拟比较器，用于确定标志（iref_iout）工作在连续模式下，缓冲区需要限制Q5Q8开关频率。的最大开关频率约为200kHz因此在图6中的D触发器的时钟在400千赫运行。图7显示了造成电网电流波形叠加在电网电压波形。建议的MPPT算法进行了测试和对两个现成的光伏逆变器相比。这些表示A和B的试验已进行的实验室控制条件下使用钨丝灯。图8显示了在实验室条件下的响应这三个逆变器：逆变器是表现在商业图8A，商用变频B在图8b显示逆变器的C算法在图8C显示。最大可用功率逆变器稳定在平均。30.1w，逆变器和逆变器28.9w B，C都29.2w。转换器的定在低于MPP功率水平。这是由于热应力的钨丝灯。它是众所周知，太阳能板的电压降低为图7电网的电压和电流图8功率点跟踪的逆变器一个逆变器B变频器BC逆变器C算法图9功率输出B辐射温度的增加而增加，因此功率也下降。它因此难以提供准确的比较，因为逆变器有不同的响应时间。逆变器A和B在开启的空闲时间和上升时间为8和5分别。相反，逆变器具有一个较长的上升时间10这缓慢的反应是由于“延迟1中所示图4中的算法，这是用来维持足够大的直流链路电压和防止在栅极电流跌落波形。如果注入功率增加得太快在直流环节电压低于电网电压（来补偿的能量不平衡），因此系统不再是可控的。因此，注入功率必须要稳步上升的同时，保持电压直流环节在次电网电压幅度。这问题可以通过使用一个更快的直流环节电压校正反馈。该系统在变阳光户外测试条件，即，晴朗的天气多云的天。图9显示在每平方米瓦太阳辐照度和从光伏电池板的功率提取。可以看出，控制器跟踪最大功率约对应于日光照度水平。5结论AMPP算法和网格注入功率跟踪控制已被提出作为一个单一的控制单元，将考虑电网连接的PV的动态特性模块。结果表明，PCU有效地注入波动的瞬时功率到电网而提取从光伏电池恒功率。根据这项计划所提出的控制跟踪提供了一个简单的解决方案最大功率和维持功率变换器的稳定性。实验结果表明了本方法的有效性方法比较另类的商业解决方案所需的应对多变的天气条件。他们也证实，集成控制算法能成功维持在MPP的操作点。6确认作者非常感谢金融支持enecsys有限公司，剑桥，英国。7参考文献篇1 Energy White Paper: our energy future creating a low carboneconomy. Department of Trade and Industry, United Kingdom,February 2003.2 Jain, S., and Agarwal, V.: A new algorithm for rapid tracking of approximate maximum power point in photovoltaic systems, IEEEPower Electron. Lett., 2004, 2, (1), pp. 1619.3 Tse, K.K., Ho, M.T., Chung, H.S.H., and Hui, S.Y.: A novel maximum power point tracker for PV panels using switching frequency modulation, IEEE Trans. Power Electron., 2002, 17, (6), pp. 980989.4 Koutroulis, E., Kalaitzakis, K., and Voulgaris, N.C.: Development of a microcontroller-based photovoltaic maximum power point tracking control system, IEEE Trans. Power Electron., 2001, 16, (1), pp. 4654。5 Enslin, J.H.R., Wolf, M