1、“.....电路的基本工作原理当电感足够大时,变换电路可以始终工作在电感电流连续的状态。电路的每个周期都可分为开关管导通和关断两个阶段,其基本变换电路如图所示。当时,开关管导通,电源电压全部加在电感上,电感电流增加,电感储能,感应电动势左正右负,二极管承受反向电压截止,负载所需能量由电容所储存的能量提供。当时,开关管关断,电感电流不能突变,其产生的感应电动势左负右正,二极管导通,电源和电感的储能给电容充电的同时给负载供电。图基本的变换电路个周期内,电感两端电压对时间的积分为零电感的伏秒平衡率,可以得到整理后得输入输出电压的关系其中,为开关占空比,。显然,调整占空比可以改变输入与输出电压的关系。电路实现的理论依据图为通过调节占空比以实现的电路图。图电路实现负载匹配示意图图中转换电路的输入电压为光伏阵列的输出电压。假设是纯电阻负载,从光伏阵列端口看,红色虚线后的电路可视为个等效负载,其大小为若忽略中间环节的能量损耗......”。
2、“.....由功率平衡可得我们还可以知道,纯电阻负载消耗的功率为,将此关系式式式与式整理得由此可见,只要改变转换电路的开关管占空比,使其等效输入阻抗与光伏阵列的内阻相匹配,即相当于改变了负载特性的斜率,就可以改变其与光伏阵列特性曲线的交点,使光伏阵列有最大的功率输出。常用最大功率点跟踪算法近年来,国内外的专家学者提出了许多种算法,既包括传统的开环算法和自寻优算法,又包括模糊逻辑控制和人工神经网络等智能算法。目前常用的传统方法有以下几种恒定电压法,由前文分析可知,当温度定时,在不同的光照强度下,曲线的最大功率点几乎分布于垂直直线附近,这说明光伏阵列最大功率的输出点大致对应于恒定电压,此时,如果将光伏阵列的输出电压固定在这垂直直线即最大功率点所对应的电压附近,光伏阵列就基本上能够实现最大功率输出,这大大简化了光伏发电系统的的控制设计,人们只需要把光伏阵列的输出电压钳位于从生产厂商处获得的最大输出电压值即可。这种方法可以方便的通过硬件实现,控制简单,可靠性也比较高......”。
3、“.....控制精度差,当外界环境发生剧烈变化时还需要人为调节才能良好,太阳能利用率低,并且这种方法温度对阵列的开路电压的影响,以单晶硅为例,当环境温度每升高时,其中开路电压将下降。采用恒定电压法实现控制,由于其具有良好的稳定性和可靠性,目前在光伏发电系统中仍被大范围使用。随着光伏发电系统计算机控制技术及微处理器化的不断发展,这种方法正在逐渐被新的方法所取代。间歇扫描法间歇扫描法是在定压跟踪法的基础上得来的,它实现的核心思想是定时扫描光伏阵列的电压来代替从生产商处得来的值,同时记录下不同电压下对应的电流值,经过比较不同点的太阳电池阵列的输出功率就可以方便地计算出最大功率点,从而取代了不间断的搜索过程。间歇扫描方法测定最大功率点所需要的时间是毫秒级,而定时扫描的时间间隔可以放宽至秒级。通过定时扫描可以计算出在该光照强度以及环境温度条件下的最大功率值及其相应的电压,并通过实时控制使得光伏阵列工作在该点处。这种实现的方法稳定可靠,般不会产生振荡......”。
4、“.....如太阳能汽车,民用光伏建筑等,这种方案具有较高的实用价值。这种方案的最大缺点是在需要有连续输出的光伏系统中才能应用,同时该方法需要具有较快的运算能力和较大的存储空间,并且将时间间隔放宽至秒级不能及时同步跟踪阵列输出,在光照强度变化剧烈的情况下,间歇扫描法很难使光伏阵列时刻工作于最大功率点处。扰动观察法扰动观察法是目前实现最常用的自寻优方法中的种,其工作原理就是在光伏阵列正常工作时,不断地以较小的步长改变光伏阵列的输出电压值,这过程称为扰动,该扰动值可正可负,在电压变化的同时,其输出功率也会发生变化,然后测量光伏电池输出功率的变化方向,根据功率变化的正负值来决定下次对输出电压的扰动方向,若扰动后的功率与扰动之前功率值相比有所增加,则表示扰动的方向正确,电压可继续朝同方向扰动若扰动后的功率值小于扰动前的功率值,则往相反的方向扰动,最终使光伏阵列工作于最大功率点处。图为扰动观察法控制流程图。开始检测光伏阵列输出电压值并给出扰动值∆......”。
5、“.....计算保持干扰方向改变干扰方向,结束图扰动观察法控制流程图由图扰动观察法的控制流程图建立其仿真模型如下图所示。图扰动观察法的仿真模型其中设定扰动的步长为,零阶保持器采的样周期为。把控制系统串入转换电路,与前文中搭建的光伏电池模块进行连接,并在不同时刻改变光照强度和环境温度,最后由示波器输出光伏电池的输出功率。设定光照强度和环境温度的变化曲线如下图图所示。光照强度在时从,未找到引用源。上升到,未找到引用源。环境温度在时从上升到。仿真模型的功率输出曲线如图所示。光照强度图光照强度的变化曲线环境温度图环境温度的变化曲线图扰动观察法的功率变化曲线扰动观察法由于跟踪方法简单,扰动参数少,是模块化的控制回路,容易实现,对传感器的精度要求不高,被因而广泛用于控制中。观察上图的功,检测检测,计算结束图基于最优梯度的滞环比较法的控制流程图基于最优梯度的扰动观察法与扰动观察法的仿真比较建立基于最优梯度的扰动观察法仿真建模分析如图所示......”。
6、“.....因此以个较大的整定步长扰动,当说明已接近最大功率点,因此以个较小的扰动步长扰动,零阶保持器的采样周期与前文扰动观察法致,同样为。对上图中仿真模型进行封装,再把控制系统与变换电路光伏电池模块等进行连接,并设定光照强度和环境温度的变化时间与变化量与前文中扰动观察法完全致,最后由示波器输出光伏电池的输出功率如下图所示。图基于最优梯度的扰动观察法的功率变化曲线与图扰动观察法的功率变化曲线对比可知,对于扰动观察法,外界环境条件发生突变以前,直流侧电容电压从初始时刻启动到最大功率点电压大约需要秒左右,而且出现严重的振荡现象。振荡现象使直流侧电压不能准确地跟踪到最大功率点,同时还会增加功率损耗,对整个光伏系统产生不利影响。而观察图可以发现,外界光照发生突变以前,直流侧电容电压从初始时刻启动到稳定大约只需要秒左右,且电压几乎稳定在最大功率点电压处,扰动纹波很小,从而验证了该改进算法的优越性......”。
7、“.....幵展了对光伏发电系统的综述与分析研究。具体的工作有光伏电池建模。本文详细介绍了利用建立光伏阵列仿真模型的全过程,所建模型具有良好的通用性,较好地展示了在光照强度与环境温度下光伏阵列的输出特性。对电导增量法,扰动观察法等几种传统的方法进行了介绍建模分析研究与比较,提出了其各自的优缺点,并详细介绍了种改进的方法基于最优梯度的滞环比较法。其工作点几乎能够稳定在最大功率点处,并且扰动纹波常小,光照强度突变时,还可以抑制误判的发生。对基于最优梯度的扰动观察法与传统的扰动观察法做了仿真对比,其改进算法的电压跟随速度快,扰动纹波小,验证了其优越性。展望近年来光伏发电技术成为了全球研究的热点,在国内外已经得到了大规模的使用,但是现阶段的研究并不完善,有许多技术的难题还没有得到比较完善的解决,对于方法的研究还可以更好的改进和发展,本文所做的工作只是对光伏系统的部分模块进行了初步的探讨分析,且尚存在许多不足之处......”。
8、“.....在建模过程中,做了许多近似,为了更加准确的研究光伏发电系统特性,还需搭建更加精确的光伏电池模型。对于本文中提到的基于最优梯度的滞环比较方法,由于本人学术水平有限以及时间的限制,只搭建出基于最优梯度的扰动观察法,未能搭建出完整的基于最优梯度的滞环比较法仿真模型以验证该方法的优越性,在接下来的学习中还应该继续研究,并改进方法,提出种更加精确高效的方法来实现最大功率点的跟踪控制。对于光伏发电技术中的其他模块的应加以深入的研究。参考文献董密太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究中南大学,孟强太阳能光伏发电技术现状及产业发展安徽科技,陈晓高户用光伏并网系统及其控制方法的研究青岛科技大学,刘琳光伏并网发电系统综合控制与分析华北电力大学,刘建涛,张建成,马杰,曹雷储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析电网与清洁能源王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁太阳能光伏并网发电系统的研究电工技术学报林珊太阳能发电系统研究广东工业大学......”。
9、“.....杨文杰光伏发电并网与微网运行控制仿真研究西南交通大学,刘健光伏发电系统最大功率跟踪的研究兰州理工大学,任海兵户用光伏并网系统的研究江苏大学,鲁正林,陈飞光伏发电系统最大功率跟踪的电路改进建筑电气李征光伏并网发电系统及其控制策略的研究天津大学,王富卿光伏并网发电系统最大功率追踪算法的稳定性研究电网与清洁能源致谢这段话,写给让我感谢的你们。感谢四年前山东农业大学选择了我,也庆幸四年前我选择了农大。转眼,随着毕业设计的完成大学四年也即将也即将画上圆满的句号。明日隔山岳,世事两茫茫。在即将分别之际,我要感谢这四年来给予我帮助帮助我成长的各位老师和同学。这篇论文是在我的导师郗忠梅老师的指导和帮助下完成的,郗老师学识渊博,品德高尚,平易近人,对于我在论文仿真过程中遇到的问题及时解答,周末以及晚上休息时间还对我指导和帮助。在此衷心感谢郗老师。同时还要感谢机电学院各位老师,正是他们给我创造了良好的学习环境和学术氛围......”。
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