光伏毕业论文光伏并网系统的最大功率点跟踪控制器的设计

1、乐 山 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文 （2013届）题 目光伏并网系统的最大功率点跟踪控制器的设计系 部 新能源工程系 专 业光伏材料加工与应用技术班 级普专光伏10-1班学 号201001320129姓 名郑安全指导教师卢秉伟3012年 4月 17 日目 录摘要3引言41、 光 伏 电 池 特 性 的 研 究 与 测 量7 1.1光 伏 电 池 的 工 作 原 理 1.2光伏电池输出特性的测量 1.3 本 章 小 结2、 DC DC变 换 器 相 关 技 术 的 阐 述92.1DCDC转换器基本拓扑2.2最大功率跟踪系统的动态建模 2.3本 章 小 结3、 最 大 功 率 跟 踪 器

2、 的 硬 件 设 计12 3.1控 制 器 硬 件 组 成 3.2最大功率跟踪的简易验证 3.3实 验 结 果 分 析4、 总 结 和 展 望14 4.1总 结 4.2展 望谢辞16参考文献16【摘要】光 伏发 电 作 为 一种 清 洁 的 可 再 生 能 源 利 用 方 式 已 经 在 国 内 外 得 到 了 广 泛 的 应 用 ， 其 中 光 伏 并 网作 为 一 种 新 的 电 网 供 电 的 来 源 也 越 来 越 受 到 重 视 了 。 在 未 来 ， 光 伏 并 网 发 电 将 得 到 良 好 的 发 展 和 应用 ， 所 以 ， 研 究 光 伏 电 池 的 工 作 原 理 和 输

3、 出 电 气 特 性 ， 以 及 在 此 基 础 上 研 究 如 何 提 高 光 伏 电 池 最 大功 率 输 出 无 疑 具 有 很 重 要 现 实 意 义 。本 课 题 的 主 要 工 作 重 点 有 两 个 方 面 ：一 是 光 伏 电 池 工 作 原 理 和 输 出 电 气 特 性 的 理 论 分 析 和 相 关实 际 测 量 。 二 是 就 如 何 实 现 光 伏 电 池 的 最 大 功 率 跟 踪 进 行 了 软 硬 件 平 台 上 仿 真 和 设 计 。具 体 内 容可以分为：第一章，介绍光 伏 电 池 的 工 作 原 理 ，光伏电池输出特性的测量 第二章，主要对DC DC变 换

4、 器 相 关 技 术 的 阐 述，DCDC转换器基本 拓扑和最大功率跟踪系统的动态建模第三章，最 大 功 率 跟 踪 器 的 硬 件 设 计，通过控 制 器 硬 件 组 成介绍和一个最大功率跟踪的简易验证。最后综合分析得出重点研究了Dl二DC变换器的动态建模方法平均开关模型法，最后针对最大 功 率 跟 踪 器 区 别 于 传 统 Dc， DC变 换 器 应 用 的 特 点 进 行 了 动 态 建 模 ， 并 进 行 了 理 论 的分析。在 设 计 实 际 最 大 功 率 跟 踪 器 前 ， 软 件 平 台 仿 真 最 大 功 率 跟 踪 器 的 工 作 效 果 是 非 常 必 要 ，也是改善现

5、有跟踪系统的方向，在论文的最后并对未来的工作提出展望。【 关 键 词 】光伏电池 并网 DcDC变换器 平均开关模型最大功率引言人 类 社 会 已 迸 入 2l世 纪 !在 新 千 年 开 始 之 际 ， 人 们 正 面 i洛 着 一 系 列 重 大 的 挑 战 !全 球 经 济 发 展 ，人 口 迅 速 增 加 ， 需 要 提 供 更 多 的 食 物 、 住 房 和 原 料 ， 因 而 对 能 源 的 需 求 量 也 不 断 增 加 !在 过 去 20年,中 ， 全 世 界 能 源 消 耗 量 增 加 了 40 ， 作 为 20世 纪 的 世 界 能 源 结 构 中 的 主 要 能 源 部

6、分 一 石 油 、 天 然 气 、煤 炭 等 不 可 再 生 能 源 已 经 不 能 够 满 足 人 类 的 能 源 需 求 ， 能 源 危 机 已 展 现 在 人 类 面 前 。 一 方 面 从 能 源的 可 利 用 量 来 看 ， 在 2l世 纪 初 进 行 的 关 于 世 界 能 源 储 量 数 据 的 调 查 显 示 ： 石 油 可 采 量 为 39 9年 ， 天然 气 可 采 量 为 61年 ， 煤 炭 可 采 量 为 227年 ， 可 见 化 石 能 源 的 可 采 量 已 经 是 屈 指 可 数 了 “ 1， 而 作 为 高 速发 展 的 发 展 中 国 家 ，中 国 的 能 源

7、 资 源 储 量 更 是 危 机 逼 人 ， 按 2000年 底 的 统 计 ，探 明 经 济 可 开 发 能 源总 储 量 占 世 界 总 量 的 10 1 。 我 国 能 源 剩 余 可 开 采 总 储 量 的 结 构 为 ： 原 煤 58， 8 ， 原 油 占 3 4 ， 天 然气占13，水资源占365。这些剩余总量的保证程度仅为1297年“，我国各种一次能源的探明剩余 储 量 (按 储 采 比 表 示 )与 世 界 的 相 比 较 ， 除 了 太 阳 能 以 外 ， 我 国 各 种 一 次 能 源 资 源 均 低 于 世 界 平均 水 平 ， 我 国 能 源 的 需 求 的 缺 乏 将

8、 严 重 制 约 我 国 国 民 经 济 的 发 展 。 另 一 方 面 从 环 境 角 度 来 看 ， 伴 随大 量 使 用 矿 物 燃 料 造 成 的 地 球 生 态 环 境 的 破 坏 越 来 越 严 重 ， 这 些 矿 物 燃 料 燃 烧 时 要 产 生 大 量 温 室 气体 ， 全 球 单 是 c02排 放 量 每 年 就 超 过 500亿 吨 。 21， 而 且 还 在 不 断 扩 大 ， 形 成 的 酸 雨 造 成 土 壤 退 化 ， 危 害动植物，全球气候变暖，在过去的10睥中，气候变暖造成了全球平均气温上升了O3埘6，全球海平面 平均 上升 了lO25cm。人 们预 计： 如

9、果 不对 温室 气体 采取减 排措 施， 从2l世纪 初起 ，全 球平 均气 温 每 lO年 将 升 高 O 2 ， 到 2100年 全 球 平 均 气 温 将 升 高 13 5 。 而 我 国 的 能 源 开 发 利 用 对 于 环 境 造成 的 污 染 同 样 非 常 严 重 。 我 国 是 世 界 上 少 数 几 个 能 源 结 构 以 煤 炭 为 主 的 国 家 ， 也 是 世 界 上 最 大 的 煤炭 消 费 国 。 煤 炭 燃 烧 所 产 生 的 温 室 气 体 的 排 放 量 比 燃 烧 同 热 值 的 天 然 气 高 6， 1 ， 比 燃 油 高 36 。 1999年 中 国

10、排 放 c02居 世 界 第 二 位 ， 2000年 我 国 排 放 S如 居 世 界 第 一 位 ， 甲 烷 、 氧 化 亚 氮 等 温 室 气 体 的 排放 量 也 居 世 界 前 列 。 2000年 大 量 的 sO： 和 酸 雨 造 成 的 经 济 损 失 约 占 中 国 GDP的 2 “ 1。 所 以 ， 为 了 减 少大 气 污 染 、 保 护 人 类 生 态 环 境 、 保 证 能 源 的 长 期 稳 定 供 应 ， 必 须 实 施 可 持 续 发 展 战 略 ， 逐 步 改 变 现有 的 能 源 结 构 ， 大 力 开 发 利 用 新 能 源 。 这 已 成 为 各 国 的 共

11、 识 。 从 我 国 目 前 能 源 生 产 及 能 源 消 费 的 实际 状 况 出 发 ， 发 展 新 能 源 及 高 效 节 能 的 技 术 及 产 品 是 保 证 我 国 可 持 续 发 展 的 重 要 举 措 。 因 此 ， 大 力 发展 新 能 源 和 可 再 生 能 源 是 我 国 未 来 的 能 源 发 展 战 略 要 求 。 2005年 2月 28日 ， 第 十 届 全 国 人 代 表 大 会常 务 委 员 会 第 十 四 次 会 议 通 过 了 中 华 人 民 共 和 国 可 再 生 能 源 法 ， 于 2006年 1月 1日 起 正 式 实 施 。 ，在 新 能 源 中

12、， 太 阳 能 作 为 一 种 分 布 最 为 广 泛 、 可 自 由 利 用 、 可 长 期 依 赖 的 能 源 形 式 ， 被 公 认 技 术 含量 最 高 、 最 有 发 展 前 途 的 可 再 生 能 源 利 用 ， 而 其 中 太 阳 能 发 电 可 具 体 分 为 太 阳 能 光 发 电 (又 称 光 伏发 电 )和 太 阳 能 热 发 电 两 大 类 。一、 光 伏 电 池 特 性 的 研 究 与 测 量光 伏 发 电 的 应 用 首 先 需 要 解 决 的 是 怎 样 将 太 阳 能 转 换 为 电 能 。 而 作 为 光 伏 阵 列 的 最 基 本 组 成 部分 的 光 伏

13、电 池 是 利 用 半 导 体 的 光 伏 效 应 制 成 。 它 是 一 种 能 将 太 阳 辐 射 能 直 接 转 换 为 电 能 的 转 换 器 件 。这 些 光 伏 屯 池 经 过 若 干 个 的 封 装 成 光 伏 电 池 组 件 ， 再 根 据 光 伏 发 电 功 率 的 需 要 将 若 干 个 组 件 组 合 成一 定 功 率 的 光 伏 阵 列 。 光 伏 阵 列 与 储 能 、 测 量 、 控 制 等 装 置 相 配 套 ， 从 而 构 成 整 个 光 伏 发 电 系 统 ， 所 以 对 光 伏 电 池 的 基 本 物 理 结 构 和 工 作 原 理 的 研 究 是 如 何

14、更 好 地 利 用 好 光伏 电 池 的 发 电 的 最 根 本 的 基 础 ， 为 此 ， 本 章 重 点 讨 论 了 光 伏 电 池 的 工 作 原 理 及 其 特 性 的 测 量 方 法 。1.1光 伏 电 池 的 工 作 原 理光 伏 电 池 是 以 半 导 体 PN结 上 接 受 太 阳 光 照 产 生 光 生 伏 特 效 应 为 基 础 ， 直 接 将 光 能 转 换 成 电 能的 能 量 转 换 器 件 。 其 工 作 原 理 ” 1是 ： 当 太 阳 光 照 射 到 半 导 体 表 面 ， 半 导 体 内 部 的 N区 和 P区 中 原 子的 价 电 子 受 到 太 阳 光 子

15、 的 冲 击 ， 通 过 光 辐 射 获 取 超 过 禁 带 宽 度 Eg的 能 量 。 脱 离 共 价 键 的 束 缚 从 价 带激 发 到 导 带 ， 由 此 在 半 导 体 材 料 内 部 产 生 出 很 多 处 于 非 平 衡 状 态 的 电 子 一 空 穴 对 。 这 些 被 光 激 发 的 电子 和 空 穴 ， 或 自 由 碰 撞 ， 或 在 半 导 体 中 复 合 恢 复 到 平 衡 状 态 。 其 中 复 合 过 程 对 外 不 呈 现 导 电 作 用 ，属 于 光 伏 电 池 能 量 自 动 损 耗 部 分 。 一 般 希 望 有 更 多 的 光 激 发 载 流 子 中 的

16、少 数 载 流 子 能 运 动 到 P N结区 ， 通 过 P_N结 对 少 数 载 流 子 的 牵 引 作 用 而 漂 移 到 对 方 区 域 ， 对 外 形 成 与 P-N结 势 垒 电 场 方 向 相 反的 光 生 电 场 。 一 旦 接 通 外 电 路 ， 即 可 有 电 能 输 出 。 当 把 众 多 光 伏 电 池 单 元 通 过 串 并 联 的 方 式 组 合 在一起，构成光伏电池组件，便可以在太阳能的作用下输出功率满足特定场合需求的电能。图22说明 了 光 伏 电 池 形 成 电 流 的 过 程 。 由 于 靠 近 P-N结 的 光 生 少 数 载 流 子 ， 在 P-N结 的

17、 漂 移 下 ， N区 的 电子 留 在 N区 ， 空 穴 流 向 P区 ； P区 的 空 穴 留 在 P区 ， 电 子 流 向 N区 ， 从 而 构 成 了 光 生 电 场 。 如 果 ，从 外 电 路 看 ， 可 以 看 出 ， P区 为 正 ， N区 为 负 ， 一 旦 接 通 负 载 ， N区 的 电 子 通 过 外 电 路 负 载 流 向 P区形成电子流；电子进入P区后与空穴复合，变回成中性，直到另一个光子再次分离出电子一空穴对为止 。 按 约 定 电 流 的 方 向 与 正 电 荷 的 流 向 相 同 ， 与 负 电 荷 的 流 向 相 反 ， 所 以 ， 电 流 是 从 P区 流

18、 出 ， 通过 负 载 而 从 N区 流 回 电 池 。1.2光伏电池输出特性的测量由 于 光 伏 电 池 的 工 作 状 态 受 光 照 强 度 和 环 境 温 度 的 影 响 ， 所 以 测 试 光 伏 电 池 的 输 出 特 性 是 测 定它 在 特 定 光 照 和 温 度 下 的 输 出 功 率 和 伏 安 特 性 曲 线 ， 具体采用的测试基本电路原理图如下左 边 是 待 测 光 伏 电 池 的 等 效 电 路 。 右 边 是 测 量 电 路 。 测 试 过 程 中 采 用 的 测 试 步 骤 ：当 负 载 电 阻 滑 动 电 阻 器 岛 调 到 足 够 小 时 ， 电 池 输 出

19、电 压 很 低 ， 电 流 表 测 出 负 载 凡 上 电 流 即 可认 为 是 短 路 电 流 (k)； 当 负 载 电 阻 R上 调 到 足 够 大 直 至 断 路 ， 输 出 电 流 等 于 O， 此 时 电 压 表 测 得 的 电压 即 为 开 路 电 压 (【 k)； 若 通 过 不 断 调 节 负 载 电 阻 凡 ， 把 光 伏 电 池 的 输 出 电 压 和 电 流 绘 制 下 来 就 可得 到 伏 安 特 性 曲 线 。 为 减 小 溯 试 的 误 差 ， 在 测 量 时 要 注 意 两 方 面 的 问 题 ： 一 个 是 电 气 设 备 方 面 ， 另一 个 是 硬 件 电

20、路 方 面 。 电 气 方 面 包 括 ： 所 用 照 射 光 源 要 稳 定 ； 电 流 表 内 阻 要 尽 可 能 小 (50 1Q)， 以减 小 在 高 光 能 级 时 测 量 短 路 电 流 的 误 差 电 压 表 内 阻 要 尽 可 能 大 ( 10MQ)， 以 减 小 在 低 光 能 级 时测 量 开 路 电 压 的 误 差 。 对 于 硬 件 电 路 方 面 主 要 的 问 题 是 导 线 自 身 电 阻 和 各 接 触 点 的 不 良 接 触 电 阻 。1.3本 章 小 结l、 理 论 阐 述 了 光 伏 电 池 的 工 作 原 理 ， 从 而 得 出 其 等 效 电 路 图

21、， 对 等 效 电 路 进 行 了 物 理 概 念 上 的 理 论推 导 ， 从 而 得 出 光 伏 电 池 的 物 理 公 式 ， 就 物 理 公 式 进 行 了 深 入 的 研 究 和 总 结 ， 得 出 关 于 光 伏 电 池 关键 的 电 气 量 短 路 电 路 、 开 路 电 压 以 及 输 出 电 气 量 随 光 照 强 度 和 环 境 温 度 变 化 的 规 律 。2、 在 前 面 所 推 导 的 关 于 光 伏 电 池 的 物 理 公 式 的 基 础 上 。 通 过 Matlab进 行 了 光 伏 电 池 输 出 特 性 的 图形 分 析 ， 并 对 光 伏 电 池 效 率 进

22、 行 了 理 论 的 分 析 ， 并 简 单 介 绍 了 光 伏 电 池 的 负 载 特 性 ， 从 而 得 出 ， 光伏 电 池 存 在 一 个 最 大 功 率 的 工 作 点 状 态 ， 阐 述 和 介 绍 一 些 对 光 伏 电 池 组 件 进 行 电 气 测 量 的 方 法 和 工具。3、 实 验 了 对 实 际 光 伏 电 池 组 件 ST50S100B的 伏 安 特 性 和 串 联 电 阻 的 测 量 。二、 DC DC变 换 器 相 关 技 术 的 阐 述最 大 功 率 跟 踪 器 作 为 光 伏 并 网 系 统 的 前 端 能 量 处 理 和 控 制 环 节 其 主 要 采 用

23、 的 主 电 路 结 构 是 采 用的是 现代 的电 力电 子系 统结 构， 而电 力电子 系统 一般 由电 力电 子变 换器 、P删 调制 器、 驱动 电路 、反 馈控 制 单元 构 成 ，如 图 3 1所 示。 由 于 光伏 电 池是 属 于直 流 性 质的 能 源， 所 以， 根 据 电气 特 性接口 的 一 致 性 ， 最 大 功 率 跟 踪 器 的 采 用 的 电 力 电 子 系 统 变 换 器 是 Dc仍 c变 换 器 。 所 以 。 本 章 要 着 眼 于阐 述 最 大 功 率 跟 踪 器 中 的 电 力 电 子 变 换 器 和 控 制 器 的 设 计 相 关 的 技 术 。2.

24、1DCDC转换器基本拓扑根 据 输 入 输 出 电 压 DC， Dc变 换 器 分 为 四 种 基 本 拓 扑 ： Buck型 (降 压 型 )、 B00st型 (升 压 型 )，Buck B00st型 (降 压 升 压 型 ，又 称 反 向 型 )、 Clll【 型 (升 压 降 压 型 )。 如 图 以 上 四 种 是 DC仍 C变 换 器 的 基 本 的 拓 扑 ， 其 他 的 如 全 桥 、 半 桥 、 推 挽 等 拓 扑 是 通 过 加 变 压 器 隔离，或者通过最基本的串并联而扩展的，而以上四种基本的拓扑中的Bu出Boost和型euk型就是通过 最 基 本 的 拓 扑 Buck型

25、和 B00st型 串 并 联 ， 然 后 通 过 电 路 的 简 化 和 等 效 而 成 的 ，由 于 DC Dc变 换 器 中 包 含 功 率 开 关 器 件 或 二 极 管 等 非 线 性 元 件 ， 因 此 该 变 换 器 属 于 一 个 非 线性 系 统 。 但 是 当 DC Dc变 换 器 工 作 于 在 某 一 稳 态 工 作 点 附 近 ， 电 路 状 态 变 量 的 小 信 号 扰 动 量 之 间 的关 系 呈 现 线 性 的 特 性 。 因 此 ， 尽 管 DC仍 C变 换 器 属 于 非 线 性 电 路 。 但 在 研 究 某 一 稳 态 的 工 作 点 附 近的 动 态

26、特 性 时 ， 我 们 可 以 把 它 当 作 线 性 系 统 来 近 似 ， 而 要 实 现 线 性 系 统 的 近 似 ， 需 要 通 过 状 态 空 间的 平 均 来 实 现 ， 所 以 ， 我 们 有 必 要 对 状 态 空 间 平 均 的 概 念 进 行 介 绍 和 分 析 ， 在 此 之 前 有 必 要 介 绍 三个 Dc Dc变 换 器 建 模 和 分 析 的 前 提 假 设 和 条 件 ：l、交流信号的频率五应远远小于开关频率石，也即低频假设：觚。2、变 换器的 转折频 率石远 远小于 开关频 率后也 称小 纹 波假设 ：矗砺 。3、 电 路 中 的 各 变 量 的 交 流 分

27、 量 的 幅 值 必 须 远 远 低 于 相 应 的 直 流 分 量 ， 也 称 小 信 号 假 设 。以 上 的 三 个 前 提 假 设 和 条 件 是 下 面 Dc Dc变 换 器 的 建 模 的 前 提 ， 任 何 的 推 导 都 是 基 于 这 三 个 前 提 条件的。2.2最大功率跟踪系统的动态建模虽然最 大 功 率跟 踪 系 统所 采 用 的拓 扑 结构 与 传 统的 基 本 Dc月 )c变换 器 是 一样 的 ， 并且 一 些 电路拓 扑 工 作 的 分 析 方 法 和 动 态 建 模 的 过 程 和 方 法 是 一 样 的 ， 但 是 ， 由 于 最 大 功 率 跟 踪 系 统

28、 的 功 率 源 与传 统 的 电 压 源 是 不 一 样 的 ， 且 利 用 Dt： DC变 换 器 来 实 现 的 功 能 和 控 制 目 标 对 象 不 一 样 ， 所 以 ， 它 的反 馈 控 制 系 统 的 构 造 是 与 传 统 的 反 馈 控 制 系 统 是 不 一 样 ， 为 此 ， 在 分 析 传 统 的 DC， DC变 换 器 反 馈 控制 系 统 构 造 的 基 础上 ， 利 用 上 面 所 介 绍 的 Dc Dc变换 器 的 动 态 建 模 的 方 法 ， 宏 观 上分 析 并 构 造 光 伏发 电 系 统 中 的 最 大 功 率 系 统 的 反 馈 控 制 系 统 。

29、 最 大 功 率 跟 踪 系 统 与 传 统 的 电 源 系 统 的 最 根 本 的 区 别是 箕功 率 源的 伏 安 特性 ， 最大 功 率跟 踪 系 统的 功 率源 的 伏安 特 性 呈现 的 是非 线 性， 丽 传 统的 功 率源是 线 性 的 ， 虽 然 。 在 一 定 的 太 阳 光 照 强 度 和 环 境 温 度 下 ， 光 伏 电 池 这 一 功 率 源 的 非 线 性 可 以 作 线 性化 处 理 ， 但 是 ， 由 于 光 伏 电 池 的 工 作 特 性 直 接 受 太 阳 光 照 强 度 和 环 境 温 度 的 改 变 而 改 变 ， 功 率 源 本身 就 是 一 个 时

30、变 的 非 线 性 器 件 ， 为 此 最 大 功 率 跟 踪 的 目 标 就 是 要 时 刻 跟 踪 光 伏 电 池 的 输 出 功 率 的 ，所以，它的反馈控制系统的被控对象与传统的是不一样，其反馈控制系统图如图324所示，通过利用 上 述 介 绍 的 平 均 开 关 模 型 的 方 法 对 图 3 24进 行 动 态 建 模 ， 为 了 得 到 系 统 的 传 递 函 数 ， 则 建 立 的 开环 最 大 功 率 跟 踪 系 统 的 稳 态 模 型 和 低 频 小 信 号电路模型如图 3.25a、3.25b所示 2.3本 章 小 结介 绍 了 Dc DC变 换 器 的 四 种 基 本 拓

31、 扑 ， 并 就 其 中 Boost电 路 进 行 了 理 想 条 件 下 稳 态 特 性 分 析 ，对 DC， Dc变 换 器 的 动 态 建 模 的 方 法 平 均 开 关 模 型 方 法 进 行 了 理 论 的 推 导 ， 然 后 利 用 OIcAD仿 真 软 件 验 证 了 理 论 推 导 的 正 确 性 ， 并 得 出 了 四 种 基 本 拓 扑 的 阻 抗 模 拟 特 性 图 。三、最 大 功 率 跟 踪 器 的 硬 件 设 计3.1控 制 器 硬 件 组 成目 前 光 伏 发 电 并 网 系 统 的 控 制 器 正 在 向 集 成 一 体 化 和 智 能 化 的 发 展 ， 该

32、控 制 器 应 该 具 备 的 功 能有 ； 光 伏 电 池 最 大 功 率 跟 踪 功 能 ， 蓄 电 池 充 放 控 制 功 能 ， 光 伏 并 网 逆 变 器 控 制 功 能 ， 光 伏 并 网 的 一些 监 测 功 能 和 远 动 通 信 、 控 制 功 能 ， 因 此 为 了 实 现 这 些 。 并 提 高 光 伏 并 网 系 统 控 制 器 的 智 能 化 程 度 ，必 须 设 计 具 有 采 样 速 度 快 ， 计 算 能 力 强 ， 控 制 灵 活 ， 可 靠 性 高 的 测 控 装 置 。 本 文 根 据 为 了 实 现 光 伏并 网 系 统 的 控 制 器 的 功 能 ，

33、采 用 了 基 于 DSP微 处 理 豹 控 制 平 台 。 其 总 体 结 构 框 图 如 图 5 1所 示 ：光 伏 并 网 系 统 控 制 器 按 照 采 用 器 件 功 能 可 分 为 三 个 模 块 ， 包 括 ：1、 核 心 控 制 模 块 ： 以 DSP(1MS320F240)和 cPLD(xc95108)为 核 心 器 件 。 其 中 1Ms320F240具 有 高 速 数 字 信 号 处 理 能 力 又 具 有 灵 活 的 控 制 能 力 ， 非 常 适 合 光 伏 并 网 系 统 控 制 器 的 运 算 和 控 制 的要 求 。 同 时 通 过 CPLD的 可 编 程 特

34、点 使 系 统 更 具 灵 活 性 ， 增 加 了 系 统 的 适 应 能 力 。2、 输 入 输 出 模 块 ： 以 霍 尔 元 件 和 高 速 AD作 为 输 入 通 道 。 其 中 霍 尔 元 件 具 有 相 应 速 度 快 、 线 性度 高 、 抗 干 扰 强 等 特 点 ， 与 高 速 的 AD配 合 ， 适 于 提 高 光 伏 并 网 系 统 控 制 器 采 样 电 压 、 电 流 的 精 确4l度 和 快 速 性 。 采 用 专 用 驱 动 模 块 M57962AL， 对 IGBT提 供 驱 动 保 护 。 有 利 于 简 化 电 路 ， 提 高 驱 动可靠性。3、人机接口模块：

35、包括键盘、显示、通讯，通过人机接口可以方便地实现光伏并网控制器的控制、显示等功能，通过232串口通讯可以实现远程控制。3.2最大功率跟踪的简易验证为 了 验 证 基 于 OrcAD下 的 光 伏 电 池 的 模 块 有 效 性 和 主 电 路 参 数 选 取 的 合 理 性 ， 本 文 根 据OfCAD自 身 软 件 的 特 点 ， 采 用 了 传 统 的 恒 电 压 控 制 来 模 拟 最 大 功 率 跟 踪 的 效 果 ， 其 仿 真 原 理 图 和 结果分别如图：5 3.3实 验 结 果 分 析通过软硬件的分析和设计，通过搭建系统的实验平台， 得到的实验结果看出 ， 其 驱 动 的 占

36、空 比 是 随 着 时 阃 改 变 ， 根 据 前 几 章 对 最 大功 率 跟 踪 算 法 的 理 论 研 究 ， 这 个 结 果 正 确 地 说 明 了 整 个 系 统 能 够 实 现 对 光 伏 电 池 的 最 大 功 率 跟 踪 。显 示 的 是 主 电 路 中 IGBT的 两 端 波 形 ， 通 过 其 波 形 可 以 看 出 ， 其 两 端 所 受 的 波 形 的 占 空 比基 本 是 一 样 的 ， 这 个 结 果 能 够 正 确 的 说 明 了 ， 该 系 统 已 经 稳 定 在 最 大 功 率 跟 踪 点 的 工 作 状 态 ， 但 是 ，期 间 还 是 存 在 一 定 扰

37、动 ， 但 是 很 快 又 恢 复 平 衡 ， 而 图 5 2l是 整 个 系 统 的 输 出 电 压 ， 其 输 出 电 压 还 是存 在 一 定 的 扰 动 的 。四、总 结 和 展 望4.1工 作 总 结日 前 国 内 外 对 大 量 能 源 的 需 求 与 传 统 不 可 再 生 能 源 的 逐 年 下 降 的 矛 盾 已 经 越 来 越 引 起 人 们 重视 ， 为 了 解 决 该 矛 盾 ， 发 展 和 大 力 使 用 可 再 生 能 源 己 经 迫 在 眉 睫 了 ， 为 此 ， 本 文 针 对 可 再 生 能 源 中的 光 伏 发 电 并 网 中 的 最 大 功 率 跟 踪 器

38、 的 设 计 进 行 了 研 究 和 探 讨 ， 在 大 量 阅 读 国 内 外 相 关 文 献 的 基 础上 ， 结 合 本 课 题 的 技 术 要 求 、 工 程 应 用 、 课 题 条 件 等 方 面 ， 具 体 做 了 下 面 几 个 方 面 的 工 作 ：光 伏 电 池 作 为 光 伏 发 电 并 网 系 统 中 能 量 的 来 源 有 其 特 性 的 工 作 原 理 和 物 理 特 性 ， 为 了 能够 更 好 的 设 计 光 伏 电 池 与 传 统 电 网 之 间 的 接 口 ， 对 光 伏 电 池 的 工 作 原 理 和 电 气 特 性 的 研究 具 有 重 要 的 意 义 ，

39、 所 以 ， 本 课 题 第 一章 从 光 伏 电 池 的 物 理 工 作 原 理 以 及 所 表 现 出 来 的电 气 输 出 特 性 进 行 了 理 论 上 详 细 的 研 究 ， 并 介 绍 了 如 何 测 试 实 际 的 光 伏 电 池 模 块 的 电 气特 性 ， 就 实 际 的 单 晶 硅 光 伏 电 池 模 块 ST50S100B进 行 相 关 特 性 的 测 量 和 实 验 。 对 最 大 功 率 跟 踪 器 中 的 主 电 路 拓 扑 DC， DC变 换 器 的 相 关 技 术 进 行 了 阐 述和研究，重点研究了Dl二DC变换器的动态建模方法平均开关模型法，最后针对最大 功 率 跟 踪 器 区 别 于 传 统 Dc， DC变 换 器 应 用 的 特 点 进 行 了 动 态 建 模 ， 并 进 行 了 理 论 的分析。在 设 计 实 际 最 大 功 率 跟 踪 器 前 ， 软 件 平 台 仿 真 最 大 功 率 跟 踪 器 的 工 作 效 果 是 非 常 必 要 .4.2工 作 展 望虽 然 本 文 对 光 伏 发 电 并 网 系 统 中 的 最 大 功 率 跟 踪 器 做 了 大 量 的 工 作 ， 但 是 由