光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)計【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】,發(fā)電,系統(tǒng),監(jiān)控,裝置,設(shè)計,獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯 一種控制光伏系統(tǒng)最大功率點的方法 M. . 要： 在光伏系統(tǒng)中，為使其輸出最大化而不受外界溫度、光照輻射度以及所接電力負(fù)荷特性的影響，一種最大功率工作的跟蹤技術(shù)得到了應(yīng)用。在本文章中，我們認(rèn)為光伏陣列提供電源。為最大化其輸出功率，我們使用直 /直變換的 用 節(jié)器對其進(jìn)行控制?？刂破鲄?shù)的整定采用 法。此外，我們應(yīng)用一個小型信號系統(tǒng)模型以獲得系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)換功能。理論值和仿真值都在本篇中有所展現(xiàn)，而且實驗的結(jié)果具有決定性。 關(guān)鍵詞： 光 伏系統(tǒng) ；最大功率點跟蹤； 直 /直升壓斬波電路； 節(jié)器， 1 簡介 自 20 世紀(jì)初以來，電力行業(yè)普便把以“大機(jī)組，大電廠和大電網(wǎng)”為主要特征的集中式單一供電系統(tǒng)作為現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展方向。經(jīng)過 100 多年的發(fā)展，這種集中式的單一供電系統(tǒng)已經(jīng)具有相當(dāng)大的規(guī)模，為世界經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高做出了巨大的貢獻(xiàn)。 從 20 世紀(jì) 80 年代末開始，世界電力工業(yè)出現(xiàn)了由傳統(tǒng)的集中供電模式向集中和分散結(jié)合的供電模式過渡的趨勢。近年來，以可再生能源利用為主的新型發(fā)電技術(shù)，主要是太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，還包括燃料電池發(fā) 電等，憑借發(fā)電方式靈活，與環(huán)境兼容等優(yōu)點得到了快速發(fā)展。 光伏發(fā)電系統(tǒng)具有非線性的特征。其 性 性如圖 1 所示。光伏系統(tǒng)（以下稱 輸出電壓和輸出電流的乘積的最大功率點稱其為“ 為了達(dá)到最大的利用率， 板必然要在其最大功率點處工作運(yùn)行。然而， 統(tǒng)由于其光照輻射度、單元溫度以及負(fù)荷的變換的影響，其運(yùn)行點會偏離 時為了在 統(tǒng)和負(fù)荷之間插入最大功率工作點跟蹤系統(tǒng)（即 它可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其在任何的環(huán)境下，都可以工作在 ，并且提高了系統(tǒng)的利用率 [1]。在現(xiàn)代工 程中，許多 調(diào)節(jié)器使用微控制器和計算機(jī)以實現(xiàn)復(fù)雜的算法，而且還有部分使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些系統(tǒng)都有著十分良好的性能。然而它們過于昂貴并且這些方法均需要得到一套獨(dú)立的、穩(wěn)定的電能供給來維持其運(yùn)行；因此它們只在高能量場合適合應(yīng)用。另外一種算法基于利用公式 以搜索功作點，既由“ ”產(chǎn)生的信號作為 搜索的方向。這就使得在電壓和電流為連續(xù)信號的情況，決定最大功率點成為了可能。在最近幾年，很多基于這種控制算法的 用應(yīng)用和證明。在參考文獻(xiàn)[9]和 [10]中，推薦了一種類似的 制系統(tǒng)，其中 同樣含有 路以使得 的值為零，其中 直直轉(zhuǎn)換電路的輸出電流。 圖 1 統(tǒng)的 性 在這種方法中，為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，電池的電壓設(shè)定了一個常量 E，而且假定變流器為理想器件。因此，直直轉(zhuǎn)換電路的輸出功率 就約為 統(tǒng)的功率 P。 同樣的方法在文獻(xiàn) [11]也得以體現(xiàn)， 其中電池電壓設(shè)定為常數(shù)，并且將其與定值電阻 串聯(lián)。在文獻(xiàn) [12]中考慮 了 路的損耗，既在 體管中的損耗。 在本文章中，經(jīng)過重新考慮在文獻(xiàn) [9]和 [12]中 所提出的實驗實施方法。建議使用一種如圖 3 所示的控制框圖。為得到最大功率工作點，采用 路用以連接電池和 時， 制器必須使得“ ”，根據(jù)光照輻射度 和光電板的溫度 T 調(diào)節(jié)占空比 α 則使上述控制得以實現(xiàn)。占空比為 了合成 里應(yīng)用一個小型的信號系統(tǒng)模型以開發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換功能。 節(jié)器的系統(tǒng) 方法的概要方案如圖 3（ b）所示。伴隨著 的輸出電壓和輸出電流的測量，其輸出功率以及功率對電壓的偏微分可以相繼 得出，并將其偏微分與 0 相比較。誤差信號作為 節(jié)器的的輸入信號，進(jìn)而向 其中： 在以上三式中， k , q , λ , γ (=β ) , 和 ， 波茲曼常數(shù)（ ） , 電子電量（ , 在溫度為 25。 C，光照強(qiáng)度為 1000W/路電流的溫度系數(shù)，單位為 W/光照輻射度，光照電流，硅元件的帶隙電壓，理想系數(shù)，在參考溫度 情況下的單元飽和電流， 并聯(lián)電阻阻值，串聯(lián)電阻阻值，單元的開氏溫度值。 =理想工作點，可證明 故又可 出： 其中， A = q/(γ , 在本文章中，根據(jù) 立 統(tǒng)模型。它由 36 個相連的單晶單元串聯(lián)而成。其在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（光照輻射度為 1000W/午，太陽光譜，單元溫度為 25。 C）下的測量的銘牌相關(guān)參數(shù)如表 1 所示。 其他的參數(shù)的值如下 圖 4 表 1： B. 在這里我們可以推斷，從連續(xù)模型的等效電路（圖 2（ b））中，可以得到下列等式： 其中， 感阻抗，晶體管在打開狀態(tài)時候的阻抗，電池阻抗，二極管的電壓閾值。 現(xiàn)在對系列等式（ 8理想工作點處進(jìn)行擴(kuò)展，在這里，對于每一個定義工作點的集合｛ V,α , I , 這里都標(biāo)記為 q= q。 在穩(wěn)定的狀態(tài)時，有 符號 相應(yīng)參數(shù) 參數(shù)值 T 單元溫度 25． C 路電壓 路電流 大功率電流 大功率電壓 大功率 55W 路電流的溫度系數(shù) 對于理想工作點附近的小變化的系統(tǒng)，可以用下面的控制圖進(jìn)行表示。 圖 5 系統(tǒng)的系統(tǒng)控制框 其中 y(t)= (t) , G0(s)= . 為有理分式，并且R(0)=1， 為積分階數(shù)。 其中 如今，在 作點的搜索上已有了多種方法，其中有查表法（“ 擾動觀察法（ 電導(dǎo)增值法(動態(tài)法（ 等 對于 控制的主要任 務(wù)就是維持 。使得輸出功率對電壓偏導(dǎo)為零的相應(yīng)電壓值，可由電導(dǎo)增值法計算得出，為使輸出電壓改變，由于光伏系統(tǒng)為直流系統(tǒng)，這里可以利用 時使用 通過電壓比較器和觸發(fā)電壓對 得到相應(yīng)的電壓，使得光伏系統(tǒng)運(yùn)行在最大功率點。 3、仿真方法 利用 們可以搭建該文章所提及的系統(tǒng)模型。其仿真模板在圖 6中得以表示。 在 用等式（ 1而在變流器和電池模型 中 ,應(yīng)用等式（ 8 這里提倡使用一種能夠使 電路圖如圖 7所示。 圖 6 仿真系統(tǒng)的框圖 圖 7 四、控制系統(tǒng)的流程 控制系統(tǒng)的流程圖在圖 2（ a）和圖 3（ b）已經(jīng)展示出來。在控制電路中，直直變流電路包含一個 的電力 額定值為 60V 50A，而且 ?；貟叨O管 D 具有快速關(guān)斷的功能。在電 路的輸入端，電感線圈纏繞在鐵芯上，并帶有一定的氣隙，以此來防止可能由較大的直流電流造成的飽和。在輸出側(cè)，直直變流電路連接在兩個 12V/85 制系統(tǒng)包括三大部分，分別為 節(jié)電路、比較器和 出功率運(yùn)算程序電路。其中運(yùn)算電路應(yīng)用 成電路來實現(xiàn)乘除的信號運(yùn)算。為了保證更高的精確度，可以應(yīng)用霍爾元件來提取 統(tǒng)的輸出電流。其次，在運(yùn)算電路中，應(yīng)用微分器提取 統(tǒng)電壓追蹤最大功率點的電壓。此外，該控制系統(tǒng)還應(yīng)用集成電路 五、結(jié)果和相應(yīng)的討論 A．理論值 基于博得方法采用頻率合成法獲得的 制器的增益和積分常數(shù)分別為 T=9]. 在 路中， L=1 并選擇輸入電容 C=16]想的 所示 表 2 在不同的光照和溫度下的輸出電壓 λ（ W/ T(K)的值 ) ) λ =100 T = =1000 T = =1000 T = =100 T = 中，轉(zhuǎn)換頻率為 15 在這里我們應(yīng)用仿真來展示系統(tǒng)對不同的溫度和光照輻射度劇烈變化的響應(yīng)。為達(dá)到以上目的，光照輻射度λ和溫度 00W/且分別在 000W/如圖 8（ a）和 8（ b）），反之亦然。 也就是說，在 000W/00 W/ 由仿真得到的 所示。 觀察表 2 和表 3，可以明顯地看出，一方面 統(tǒng)的輸出功率和輸出電壓的平均值與 一方面，由仿真得到的數(shù)據(jù)與 C 語言程序得到的數(shù)據(jù)幾近吻合。 于直直換流器切換工作的影響，數(shù)據(jù)會在理想值的上下振蕩。 表 3 在不同的光照和溫度下的輸出電壓 λ（ W/ T(K)的值 ) ) λ =100 T = =1000 T = =1000 T = =100 T = C．實驗結(jié)果 在仿真的基礎(chǔ)上，現(xiàn)應(yīng)用上述方法進(jìn)行實驗。實驗電路包路 體管，快速切換的二極管，單電感的 沒有測量光照輻射度的情況下，為了履行 經(jīng)驗，我們進(jìn)行了如下的試驗： 在黑屋中（沒有風(fēng)以及日光），用燈炮型號為 250V 陣列提供給定的光照（λ I）以及溫度 (285K)。在這種情況下（λ I 和認(rèn)為是不變的），經(jīng)測量可得，一方面開路電壓 =）短路電流 變換負(fù)荷的情況下我們也可以得到一系列不同的輸出電壓和輸出電流。測量的結(jié)果可以用來繪制 而得到在光照強(qiáng)度為λ I 最佳的工作點“ 如圖 10所示） 首先，我們將直直變流器的輸入與 輸出與電池相連。其后，使用 出信號 門極。 蹤器使得工作點為理想工作點。 實驗結(jié)果展示在圖 10，圖 11（ a），圖 11（ b）和圖 12中。在光照強(qiáng)度為λ用 統(tǒng)的理想輸出電壓和理想輸出功率的響應(yīng)在 為： 2V 測得的響應(yīng)電流為 應(yīng)用 們得到了最大功率電壓 (圖 11（ a） ) 最大功率電流 9 11（ b） )的理想工作點。所以， 最大的輸出功率響應(yīng)為 這些結(jié)果表示在 出電壓，輸出電流分別提高 ， 4% ， 。 六 結(jié)論 中包括，由控制系統(tǒng)驅(qū)動的、連接在 提取 且現(xiàn)在已經(jīng)有人開發(fā)出了低能耗的 制系統(tǒng)中，變流電路為 節(jié)器控制占空比。對于 系數(shù) 通過基于博德方法的頻率合成法而整定。 對于一個給定的溫度 T 和光照輻射度λ，我們可以計算出相應(yīng)的 實驗和仿真結(jié)果表示了該推薦方法可以在給定的溫度 T 和光照輻射度λ下追蹤最大功率 P。 圖 8 溫度 T(光照輻射度 圖 9 溫度 T(光照輻射度 圖 10 在給定的溫度 輻射度λ V 特性