隔离半桥谐振转换器。隔离式变换器方框图此变换器从太阳能电池板汲取电流，这样，此电池板运行在其最大功率传输点上。这要求将太阳能电池板输出，也就是变换器输入保持在个由算法决定的电平上，这个过程在交错升压式变换器内执行。隔离式半桥谐振转换器仅仅为级提供高频隔离的作用。个具有片载模拟数字转换器和模拟比较器模块的微控制器能够执行这样个系统的完全数字控制。下图图示了个基于的变换器控制系统，太阳能电池板输出的电压为，被施加到了交错升压级。过度的总线隔离半桥谐振转换器交错升压式变换器总线微控制器隔离边界第页共页基于的变换器控制系统电感和二极管起组成升压级中的个，电感和二极管组成了另外的个升压级。升压变换器输出上的个电容器作为个储能器并为谐振级提供升压电压。本次设计的其中个亮点也在于此，采用两个升压级，可以交替工作，相对于只采用个升压式变换器而言，前者可以保持太阳能电池板的输出电压始终可以给电感充电，从而可以保持太阳能电池板时刻保持输出状态。谐振级具体是桥谐振级包括输入电容器和谐振电感谐振电容变压器输出整流器和输出电容器。这级的电压比为，是为了提供初级侧和次级侧之间的隔离。微控制器使用个反馈信号和个输出来控制硬件。被感测并被反馈回的信号包括电池板输出电压升压输出电压和总升压电感器电流，这些感测到的信号被用来执行针对升压级的电压和电流控制环路。采用交错升压式变换器的另外个优点是对于宽泛的输入电压变化，这种拓扑结构可以将易变的输出升压变为个固定的总线电压。将电源开关和的信号相移度，主要是为了减少太阳能电池板电流中的纹波。此级运行在开环路上，它的频率要与谐振频率样，为了保持个值为的电压转换因数，就要使其输出端保持个大约的最小负载。下图显示了交错升压式变换器控制环路。这里使用的是电流控制模式。此目的是为了控制太阳能电池板的输出也就是级的输入，使得太阳能电池板可微控制器输出反馈信号第页共页以始终运行在它的最大功率点上。通过调节电源开关和的占空比就可以调节输入电流。由公式，得出通过调节输入电流可以来调节输入电压。接下来会主要描述最大功率点跟踪算法来确定太阳能电池板电压的设定点。请注意，与输出电压控制中使用的传统反馈相比，输入电压控制环路的工作方式完全不同。在这个控制机制下，当太阳能电池板电压上升，高于算法设定的基准电池板电压时，此控制环路增加电池板电流指令针对内部电流环路的基准电流，从而实现将电路板电压控制在基准电平上。同理，当电池板电压下降时，低于基准电压时，控制环路减少电池板电流指令，以将电池板电压复原至它的基准电平。变换器控制系统这个针对电流控制环路的基准电流指令与另外个通道感测到的反馈电感器电流相比较。然后，得出的电流误差信号被输入电流环路控制器，此控制器生成针对升压开关和的升压转换器占空比指令。除了执行电压和电流环路控制器，还监控过压保护的升压输出电压。监控升压电压的通道具有个支持用户可编程阀值的内部模拟比较器。这个针对比较器的阀值由个内部位设定。只要总线电压达到个与用户可编程比较器阀值相对应的上限值，此比较器启动个针对升压信号的逐脉冲占空比限值。它限制了升压电感器电流，并因此将升压总线电压限制在其想要的上限值。还生成了个输出来驱动此隔离式级。这个级运行在个开环方式下，此方式具有单位电压转换比电压增益。这意味着此升压电压与输出电压几乎相等。然而，这要求上大约的小型最小负载时为。当上无负载且升压输出电压被设定为时，级增益必须大于，从而导致输出上的高压。必须通过始终在输出上保持个大约的最小负载电容器来防止这情况的发生。所有与控制环路相关的时间关键函数在个快速采样环路内执行，此环第页共页路由微控制器高速中断片载位模块和高频模块启用。通过管脚控制进而实现太阳能最大功率点的跟踪与实现。该模块的电路图，如下控制器为实现最大功率点的跟踪的管脚控制图第页共页变换器控制模块仿真图扰动观察算法的实现包含了套工具，主要是用于开发和调试嵌入式应用。同时，它适用于每种器件的编译器仿真器调试器等很多其他的功能。提供单个用户界面的，能让应用开发流程之中的每个步骤都可以被我们顺利完成。在精密高效的工具帮助下，通过使用熟悉的工具和界面可以让用户迅速的上手并可以将功能加入至他们的应用。通过简单初步的学习这个软件之后，对接下来软件部分非常有利。对于计算最大功率点跟踪的方法我在前面已经介绍了。最基本的扰动观察算法，如下。第页共页,,,,,,,,,,第页共页特性与最大功率跟踪的仿真分析计算机仿真,第卷第期年月王坤光伏系统的分布式优化研究硕士学位论文江苏江南大学，,,,王立乔，孙孝峰分布式发电系统中的光伏发电技术北京机型工业出版社，欧阳名三，余世杰，沈玉梁种太阳能电池控制器实现及测试方法的研究电子测量与仪器学报，杨海柱，金新民最大功率点跟踪的光伏并网逆变器研究北方交通大学学报，,,第页共页雷元超，陈春根，沈骏，黄跃杰，程国程光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究电工电能新技术，，王环，金新民光伏并网逆变器最大功率点的跟踪控制电子产品世界月下半月赵为合肥工业大学博士论文，赵慧滑模技术在太阳能电动车中的应用广东轻工职业技术学院学报张淼风力太阳能混合发电控制系统的研究硕士学位论文广东华南理工大学，崔岩，蔡炳煌，李大勇等太阳能光伏系统控制算法的对比研究太阳能学报寇治国基于的电动自行车控制器的设计硕士学位论文浙江杭州电子科技大学，微处理器数据手册具有最大功率点跟踪功能的™太阳能转换器朱铭炼光伏并网逆变器的设计硕士学位论文江苏南京航空航天大学，孙学宏数据采集系统电路板设计中的抗干扰技术宁夏工程技术，第卷第期，年月林维勇关于接地技术的若干讨论建筑电气，第四期王海军，孙所义，尚希良印制板的可靠性设计计算机测量与控制，第期的介绍刘邦银，段善旭，刘飞基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪电工技术学报改进型扰动观察法通过上面的算法可以看出电压的增加步长为固定的步长，但是固定步长选择却带来很大的麻烦，当步长选择过小时，在跟踪最大功率点的电压值的过程缓慢当步长选择过大时，在跟踪到最大功率点的电压值附近，会造成很大的功率损失。所以综合考虑本系统采用变步长扰动观察法，根据目前的工作点与最大功率点的距离来调整步长的大小，这样就可以实现即快速高效又准确无误的跟踪到最大功率点。从太阳能电池的特性曲线中可以得出当工作点逐渐接近最大功率点时，的值也逐渐减小，在最大功率点处。根据这个特性可以人为地构造个电压扰动表达式。上面表达式中的是用于调整步长的因子，该值可以由下面的公式来确定是扰动电压的最大设定值，可以由太阳能电池的特性曲线算出，由此可以通过多次的实验，比较效果就可以确定调整步长因子的最佳值。变步长的扰动观察法的流程图如下，其中代表现在当前的状态，代表前时刻的状态。该算法每隔定的周期执行，对于该周期的设定要考虑到环境突变的情况，当环境突变时，为了避免发生误判，应以不变应万变的原则来实现，所以该周期的取值要稍微大些即可。通过对步长的调整，就可以搜寻到最大功率点。并且，通过大量实验可以规定当前电压状态与前刻电压状态的差值，当其差值小于定值时，表明此时的电压状态已经非常的接近最佳电压值。第页共页图变步长扰动观察法流程图通过大量的资料表明在任何种情况下太阳能最大功率点所对应的电压与开路电压有的近似比例关系，因此在开机时先检测当前开路电压，将参考电压取为开路电压的倍，通过减少工作电压并与比较使其快速调整到最大功率点所对应的电压值。采用改进型扰动观察法的优点通过变步长的扰动观察法能够更加快速准确地跟踪到最大功率点避免了在最大功率点附近震荡而造成功率损失当工作点的电压值十分接近最佳工作电压，那么，就认为该点就是最佳工作电压，避免无谓的功率损失当外界环境突变时，以不变应万变的原则，不会再使跟踪方向出现误判控制思路简单，实现较为容易。本章小结本章主要介绍了基于的变换器控制系统和控制器为实现最大功率点的跟踪的管脚控制。最后，在传统的扰动观察算法的基础上进行了改进，采用变步长的扰动观察算法可以有效的解决传统的扰动观察法的弊端，能更加有效的实现太阳能最大功率点的跟踪。第页共页总结与展望本文在传统的扰动观察算法的基础上进行了改进，提出并采用变步长的扰动观察法，该算法即保持了扰动观察法的优点，同时可以有效地避免传统的扰动观察法的缺点在最大功率点附近出现震荡和跟踪方向的误判。在变换器的设计中采用交错式升压变换器，可以更加有效的利用太阳能光伏电池。后面所接的桥谐振级可以使初级与次级之间实现隔离。电源开关与信号相移度，可以减少太阳能电池板电流内的波纹。所有与控制环路相关的时间关键函数在个快速采样环路内执行，此环路由微控制器高速中断片载位模块和高频模块启用，通过管脚控制进而实现太阳能最大功率点的跟踪与实现。由于太阳能最大功率点跟踪要求跟踪速度越快越好，但是实际生活中不太可能实现。扰动观察法的优点与其他方法相比很突出，对该算法进行改进的方法不是唯的，但本质上都是使跟踪最大功率点的速度快，精度准。限于本人能力有限只设计了种变步长型扰动观察法，所以无法与其他的改进扰动观察法进行比较。在于本人对硬件的设计能力十分欠缺，如有不足，还请包涵。第页共页致谢首先要感谢的是我的指导老师，论文是在他的悉心指导下完成的。虽然本人的基础差，创新能力不强，但是本人坚持独立思考并认真努力地完成本