电源技术-独立式光伏发电系统MPPT策略研究

本文由丢丢 2020 贡献pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。重庆市电机工程学会２００６年学术会议论文独立式光伏发电系统ＭＰＰＴ策略研究江敏 王维俊（后勘工程学院， 重庆４０００１６） 池的价格昂贵， 光电转换效率太低， 这些都限制了 它的进一步推广。提高光伏系统转换效率的途径有 四种：改进生产工艺，提高光伏电池的光电转换效 率；设置随动系统，使光伏电池保持在最优的角度最大功率跟踪。摘要： 本文分析了光伏电池的等效电路和伏安特性． 并在 此基础上提出了专门针对独立式光伏系统的最大功率跟踪 策略．设计了一套基于ＤＳＰ控制的具有最大功率跟踪功能的独立式光伏发电系统控制器。 关键词：光伏电池； 光伏系统；接收太阳光： 优化系统的转换环节， 提高系统转换 效率： 采用最大功率跟踪策略， 使光伏电池的工作 状态保持在最大功率点附近。由于光伏电池组件出 厂后它的光电转换效率固定，没有办法优化调整； 随动系统本身耗能较大，可能导致入不敷出，反而 降低系统整体装换效率；现今光伏系统转换环节的 效率在９０％左右，提升空间不大；而在独立系统中，主要采用的是固定电压的方式控制光伏电池的输 出， 采用最大功率跟踪策略能够有效的提高系统整 体转换效率。１引言随着社会的发展， 人类对能源的需求越来越 大， 而现阶段所使用的主要是化石能源。 化石能源 的使用对生态环境造成了严重的破坏。在过去的 １００年中，全球平均气温上升了０．３．０．６℃，全球海 平面平均上升了１０－２５ｃｍ。人们预计：如果不对温 室气体采取减排措施， 从２１世纪初起， 全球平均气 温每ｌｏ年将升高０． ２＂Ｃ， 到２１００年全球平均气温将 升高１３．５℃。同时，化石能源的储量有限，它的枯 竭不可避免。本世纪初进行的关于世界能源储量数 据的调查显示； 石油可开采量为３９， ９年， 天然气可 开采量为６１年， 煤炭可开采最为２２７年９Ｊ。 随着化石能源的逐步消耗， 能源危机已展现在 人类眼前，开发新能源是人类社会进步和发展的关 键。太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要 组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新 能源技术，各发达国家均投入巨额资金竞相研究开 发，并积极推进产业化进程，大力开拓市场应用。 ２００４年全世界生产总量达ｌ １９９．７０ＭＷ，相比２００３ 年增长超过６０％。本世纪初，众多国家纷纷制定雄 心勃勃的发展规划： 日本通产省第二次新能源分委 会提出。 ２０ＬＯ－＇ ． 光伏发电装机达Ｎ５ＧＷ；欧盟可 再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”２０１０年光 伏发电装机达到３Ｇｗ； 美国能源部国家光伏规划 的目标是装机达到４． ７ＧＷ。 如果再加上发展中国家 近年一直保持占世界光伏组件总产量１０％左右的 装机量，预计到２０１０年世界光伏产业将以２８％左右２太阳能光伏阵列伏安特性分析‘２巧】）！ｉ坫翮图１光伏电池实际情况下的等效电路光伏电池的等效电路如下所示： 其中Ｉｐｈ为光生电流。正比于光伏电池的面积 和入射光的辐照强度。环境温度的升高，该值略有 上升。 ＩＤ为暗电流，无光照下的光伏电池的基本行为 特性就类似于一个普通的二极管。指光伏电池在无 光照的时候，由外电压作用下Ｐ－Ｎ结自身所产生的 总扩散电流的变化情况。 ＩＬ为光伏电池输出的负载电流。 Ｕｏｅ为电池的开路电压。 与入射光辐照强度的 对数成正比． 与环境温度成反比， 与电池面积大小 无关。 ＲＬ为电池外负载电阻。的年平均速度发展．成为世界上发展最快的一个产！ｌｋｔ３１。虽然太阳能光伏发电具有无噪声、 无污染、 使 用方便等优点， 并得到了广泛的应用； 但是光伏电独立式光伏发电系统ＭＰＰＴ策略研究Ｒｓ为串跌电阻。一般小于１ｎ。主要由电池的 体电阻：表面电阻，电极导体电阻，电极与硅表面 间接触电阻和金属导体电阻等组成。 Ｒｓｈ为旁路电阻，～般为几千欧姆。它主要由 电池表面污浊和半导体晶体缺陷引起的漏电流所 对应得Ｐ－Ｎ结泄露电阻和电池边缘的泄露电阻等 组成。 ＲＳ和Ｒｓｈ均为光伏电池本身固有电阻， 相当于 光伏电池的内阻。一个理想的光伏电池。因串联的 Ｒｓ很小、并联的弛ｈ很大，所以进行理想电路计算 时，它们都可忽略不计。 致使理想的等效电路只相 当于一个电流为Ｉ口ｈ的恒流源与一个二极管并联。 如下图所示。ｋ为玻尔兹曼常量，Ｔ为绝对温度。Ａ为Ｐ－Ｎ结的曲●线常数。 由上面的公式可以得到光伏电池的伏安曲线， 如图３所示：输 出 电 流Ｏ输出电压圈３光伏电池伏安曲线曲线有一个对应的最大功率输出点。在晟大功 率点的左侧称为电池表现出电流源的特性，输出电 压下降很快，而输出电流基本不变：而在右侧则表 现出电压源的特性，输出电流增加很快，而输出电 压变化缓慢。图２光伏电池理想条件下的等效电路光伏电池输出特性具有非线性特征， 并且其输 出受到光照强度、 环境温度和负载情况的影响。在 一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作 在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值 时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光 伏电池的工作点就达到了最大功率点（ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ，ＭＰＰ） 。此外光伏电池等效电路还应包含由Ｐ． Ｎ结形 成的结电容和其他分布电容。 由于光伏电池是直流 设备， 通常没有高频交流分量， 因此这些电容也可 以忽略不计。 由上述定义， 可列出光伏电池等效电路中各变 量的方程式如下：纠一“一鲁＝Ｉｒ一－Ｉｏ［ｃｘｐ掣， 。＝，ｏ（ｅｘｐｑ＾Ｕ女ｒＤ—ｎ３ＭＰＰＴ策略制定独立式光伏系统不能向大电网馈送多余的电能， 还有用于储能的蓄电池组， 它的ＭＰＰＴ策略相 对于并恻系统， 需要考虑的因素更多。ＭＰＰＴ实质 是一个自寻优的过程，常用的方法有同定电压跟踪 法、扰动观测法和电导增量法 , 。本文采用导纳增 量法，首先采集蓄电池组的ＳＯＣ值和负载情况，然 后根据这两者束判断是否启用ＭＰＰＴ。 若启用则开 始采集光伏阵列的输出电压和电流， 并对采集所得 的数据进行分析和处理，然后根据分析得到的结果 对光伏阵列的输出电压进行调整，使之工作在最大 功率点。具体的ＭＰＰＴ算法流程图如下图所示：其 中△Ｕ是常数，为最大功率工作点工作电压的调整 量。讪一琶Ｌ＝，０【ｃｘＰ等－ｌ】吣等ｍ寺“，其中， Ｉｏ为光伏电池内部等效二极管的Ｐ—Ｎ结 反向饱和电流。 它与该电池材料自身性能有关，反 映了光伏电池对光生载流子最大的复合能力。一般 它是常数，不会受光照强度的影响。Ｉｓｃ为电池的短 路电流。ｕＤ为等效二极管的端电压。ｑ为电子电荷．４３４重庆市电机工程学会２００６年学术会议论文系统控制嚣以ＤＳＰ为核心，通过传感器对整个 系统的工作状态和工作环境进行监控。其结构框图精涮蓄电池ｓｏｃ信咀髓嵌戴情况ｓ Ｏ如图６所示：柠■把使阵刊辕出电匿ｕ和输ｍⅢ洲～１引ｃ值太子舶主土三！螭ｍ市压增加△ｕ图６控制器结构框图５结论独立式光伏系统采用一片ＤＳＰ控制，使得整个圈４ ＭＰＰＴ控制流程图系统的可靠性和可控性提高， 可以更好的协调各部 分与系统整体的关系。 由于采用了具有最大功率跟 踪功能的设计，使光伏电池真正的工作在最大功率 点，提高了系统的转换效率。随着科技的进步和光４独立式光伏系统设计独立式光伏发电系统由太阳能光伏阵列， 蓄电 池组。 控制器， 逆变器和交流配电设备组成。系统 结构如图５所示。光伏阵列将太阳光能直接转换成 电能，阳光充足时，它向用电设备供电，为蓄电池 组充电。在阴雨天、晚上等阳光不足的时候，蓄电 池放电，为用电殴备提供电艟。控制器对光伏阵列 的工作状态自动监测并做出相应的调整，以保证其 工作在最佳功率状态下， 同时还实现整套系统的 充、 放电的全自动控制。 逆变器将直流转换为交流电通过交流配电桓为用电设备供电。 整套系统具备 过压保护， 过载保护， 蓄电池充电方式自动调节等 功能。伏市场的发展，为了有效利用太阳能，ＭＰ町技术必将在光伏系统中广泛应用，将会取得较大的经济 和社会效益。参考文献【ｌ】ＣａｒｌｏｓＭｅｚａ，ＤｏｍｉｎｇｏＢｉｃｌ．Ｂｏｏｓｔ—ｂｕｃｋＩｎｖｅｒｔｅｒＶａｒｉａｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒＧｒｉｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＰｈｏｌｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｓｃｎｓｏｄｃｓｓ ＭＰＰＴ．ＩＥＥＥ ｉＳＩＥ２００５．２００５．７【２】 杨海柱， 金新民． 基于ＤｓＰ控制的光伏并网逆变器晟大功 率的跟踪问题． 太阳能学报２００５．１２ 【３】王长贵，王斯成．太阳能光伏发电实用技术．北京，化学 工业出版社２００５．６ 【４】赵争鸣．刘建政等．太阳能光伏发电及应用．北京，科学出版社２００５【５】王长贵新能源和可再生能｛８； （的现状和展望．太阳能光固５独立式光伏发电系统结构框图 伏产业发展论坛论文集２００３．９独立式光伏发电系统 MPPT策略研究作者： 作者单位： 江敏， 王维俊 后勤工程学院 , 重庆 ,400016 相似文献 (10 条 ) 1. 期刊论文 周德佳 . 赵争鸣 . 吴理博 . 袁立强 . 孙晓瑛 .ZHOU Dejia.ZHAO Zhengming.WU Libo.YUAN Liqiang.SUN Xiaoying 基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析 - 清华大学学报 (自然科学版 )2007,47(7) 为了寻找更好的实现光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法 , 基于仿真模型 , 研究了太阳能光伏电池阵列的特性 . 采用 Matlab/Simulink 模块 , 基于单个 光伏电池的物理特性建立了太阳能光伏电池阵列的仿真模型 . 模型不但能分析太阳能光伏电池阵列所具有的随着光照强度和温度不同而变化的 P-U 和 I-U 非 线性特性 , 而且可仿真太阳能光伏电池阵列工作在最大功率点以及稳定工作区域内时具有线性关系 , 并进行了理论推导 . 该模型简单明了 , 计算速度快 . 仿真 结果表明 : 仿真与实验结果相符合 , 当光伏阵列工作在稳定区域内的情况下 ,dP/dU与 I 存在线性关系 , 模型具有通用性与实用性 . 2. 学位论文 杜柯 基于 DSP的光伏电池数字模拟系统研究 2006 太阳能作为一种新型的可再生资源受到越来越广泛的重视，光伏发电则是太阳能利用中技术含量最高、 最有发展前途的技术。 现在， 光伏发电系统 已在世界范围内得到越来越广泛的应用。为了在实验室条件下，进行太阳能光伏发电的研究，必须研究出一种可以模拟光伏电池输出 I-V 特性的模拟器 。 本文分析了太阳能光伏电池的输出 I-V 特性， 讨论了光伏电池的数学模型， 并在此模型基础之上建立了简单易用的工程数学模型。 本文还根据现有 文献讨论了国内外光伏电池模拟器的研究状况，并在这些研究成果的基础上提出了自己的设计方案。 本文从 DSP控制电路、 IGBT 驱动和主电路拓扑结构三个层次详细介绍了系统硬件组成 ;软件部分， 本文提出了用分段二次曲线的方法拟合光伏电池输 出特性曲线的算法， 并针对特定功率采用汇编语言编写了程序实现该算法。 通过系统仿真和实验证明了系统工作原理的正确性。实验结果证明本文中所设计的光伏电池模拟器，能够较好的完成设计的目的，模拟器的输出特 性符合所要模拟的光伏电池的输出 I-V 特性，并且模拟器具有较好的动态响应性能，负载突变时，模拟器能够自动跟踪工作点的变化并在当前工作点稳 定工作。 因此，本系统能够在实验室条件下满足光伏发电系统的实验要求，为研究工作提供一个较好的实验环境，节省研究经费和时间，加快研究进度。3. 学位论文 江守利 反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究 2009 利用太阳能高效率低成本发电是当前重要研究课题。聚光系统可极大地减少昂贵的光伏电池使用量， 降低成本。 而采用分频技术则将可用于光电转 换频段的太阳能投射到光伏电池上，减小光伏电池散热负荷，提高效率，同时把其余波段集热回收，从而进一步提高太阳能的综合利用效率。因此本文 重点对几种太阳能聚光系统的聚光性能进行理论和实验研究分析， 并探讨分频器光学特性对性能的影响。 首先以光谱辐射热力学理论为基础， 对分频利用太阳能方法进行了分析。提出两级反射聚光分频光伏发电和光热利用的两种方案，采用无量纲分析 方法推导了二次反射聚光分频槽式系统几何聚光比的解析计算式。 根据光学薄膜的基本原理，使用 Needle 方法设计了在两级聚光分频系统中使用的低通 高反截止膜分频器，高低折射率材料分别选用五氧化二铌和二氧化硅，使用磁控溅射进行了镀膜，实验测得垂直入射时硅电池有效频段的反射率高于 95 ％。 采用光线追踪法建立了能流密度分布的光学计算模型，推导了考虑分频作用的局部能流密度分布的计算公式。模型考虑了太阳形状的影响，能够 对安装误差、 表面坡度等光学误差进行分析， 并对跟踪系统误差进行评估。 根据所提出的Buie CSR6的年平均太阳形状模型进行了计算，得到了二次反射 聚光分频槽式及碟式系统的分频器、接收器、光伏电池等入射表面上的能流密度分布。由于二次反射存在遮挡使得分频器及热接收器中心能流密度较低 ， 而光伏接受面呈中间高两边低的分布， 采用再次反射聚光可以得到均匀的能流密度。同时计算表明分频器安装误差对热接受器能流密度分布影响较小 ，而对光伏接受面的光强分布有较大影响。 自行设计了双轴调节太阳跟踪装置，其特征在于通过南北向布置的赤经轴按时钟角速度转动， 同步带动一个挂在赤经轴两端的内框转动，在内框的 东西框边的赤纬轴上安装有接收面支架， 由手动螺旋调节机构调节接收面支架的平面与赤经转轴的夹角每天等于赤纬度。跟踪时限从早 7 点到下午 5 点 ，受光面为 10 ㎡，驱动器功率 12 W，该装置可安装四碟式聚光器、半抛物槽和菲涅尔聚光器，其控制系统简单，跟踪精度高，成本低廉，很有应用前景 。 提出了半槽式反射聚光系统，该系统可避免接收器遮挡，实现高倍聚光，并且抗风性能好。建立了考虑太阳光不平行度影响的光学模型，研究了几 何集中比与聚光镜相对口径和光电池安装位置的关系， 给出了不同开口下光伏表面能流密度分布最均匀的电池倾角。 对半槽式反射系统的能流密度分布 及聚光光伏性能进行了实验研究。采用 CCD法得到了能流密度的相对分布并用热流计标定出能流密度分布。进行了光伏组件聚光发电的实验研究。 设计了 一种以二氧化钛和二氧化硅分别作为高低折射率膜料的分频器，透射全部的可见光及近红外小部分而反射其余辐射光线，理论分析了采用分频技术对电 池温度分布及系统效率影响， 计算结果表明采用分频可以降低电池温度提高聚光系统的聚光比以及光电转换效率。 提出了两种使用平板玻璃镜获得等光强分布的反射聚光设计新方法， 即等光强半槽式和折平板式反射聚光系统。 给出了考虑太阳光不平行度影响的 等光强半槽式反射聚光系统的设计公式，得到了均匀的能流密度分布。推导了折平板反射聚光系统的平行光聚光公式， 可在给定接收截面宽度、 倾角、 与第一反射面的距离高度时， 计算出聚光度所需的反射板数，每块反射板的宽度、倾角及坐标位置；建立了实验装置对折平板聚光系统接收平面能流密 度分布进行了测量并进行了光伏组件性能实验， 结果表明折平板玻璃镜聚光系统可以得到比半槽式系统更为均匀的辐射能流密度，并且系统的发电效率 也较高。4. 期刊论文 Stuart James Curzon lrvine.Anne Stafford 太阳能发电面临的挑战与机遇 - 电网技术 2007,31(20) 在所有可再生能源中 , 光伏太阳能只占一小部分 , 然而在早期采用它的国家中 , 如日本和德国 , 却对全球工业体系起到了促进作用 , 对未来能源需求产生 了意义深远的影响 . 讨论了光伏模块的当前成本和计划中的成本以及为了拓宽光伏太阳能的应用 , 材料科学能够为降低此成本壁垒而作出贡献的途径 . 文章 对当前统辖市场的相对成熟的单晶硅光伏电池和有可能降低光伏模块成本的薄膜光伏电池进行了比较 , 指出薄膜光伏电池的转换效率需要提高而且应该能 够进行大规模生产 . 文中给出了当前碲化镉光伏电池材料研究的一些实例 , 并对它们应如何在将来进行改进提出了建议 . 5. 学位论文 姚雪梅 太阳能 ( 光伏 ) 应用系统优化控制的研究 2009 本文正是以太阳能光伏应用系统为研究对象，以光伏电池的效率优化为研究目的，以光伏电池的最大功率点跟踪控制为研究主线，展开了较为深入 的理论和实验研究。 本文首先较为系统地综述了课题的研究背景，继而对光伏应用系统进行简单介绍，从而引出本课题的研究现状及研究意义；然后在给出光伏电池工 作原理和数学模型的基础上，基于 MATLAB软件编程， 对其输出特性进行模拟， 并结合 TH110(17) 型号电池的实际测量所得输出特性曲线，验证了该模拟方 法的准确性， 随后着重介绍了一种可模拟环境温度、 光照强度、 光伏阵列串并联数等参数的光伏阵列动态通用仿真模型，解决了以往只针对特定光伏阵 列建模的局限性，并给出仿真结果；接下来，概述了最大功率点跟踪控制的原理及几种常用的最大功率点跟踪控制方法， 在此基础上， 对最大功率点跟 踪控制的实现策略进行研究， 建立了系统各个模块的仿真模型，进而比较了扰动观察法及电导增量法的跟踪性能，并提出一种改进的扰动观察法， 仿真 结果表明该方法可有效减少传统扰动观察法的误判功率损失， 具有较好的动态响应速度和稳定度； 最后详细研究了遗传算法和神经网络在光伏发电系统 最大功率点跟踪控制中的应用，实验及仿真结果表明了基于遗传算法优化的径向基神经网络的优越性。6. 期刊论文 郭勇 . 孙超 . 陈新 .GUO Yong.SUN Chao.CHEN Xin 光伏系统中最大功率点跟踪方法的研究 - 电力电子技 术 2009,43(11) 在光伏发电系统中 , 光伏电池的最大输出功率取决于温度和光照条件 , 采用最大功率跟踪(Maximum PowerPoint Tracking, 简称 MPPT)方法可以使光伏电池持续输出最人功率 . 研究了光伏系统中的最大功率控制部分 , 提出了 MPPT控制器的设计 , 介绍了几种常用的 MPPT方法 , 其中重点研究了电导增量 (Incremental Conductance,简称 INC)法 . 给出了 INC 法的软件流程的设计 , 并在 Matlab 中建立了光伏电池的仿真模型 . 最后通过实验验证了 MPPT控制器的可 行性 , 其 MPPT的响应速度和控制精度均达到了预期要求 . 7. 学位论文 刘秋菊 太阳能光伏发电在交通警示照明中的应用研究 2007 长久以来，由于人们过度的开采能源，目前世界上仅存的能源非常有限，而且传统型能源的消费使我们的生态环境日益恶化， 因此世界各国都在积 极寻找一种可持续发展且无污染的绿色能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源，尤其受到人类的重视。光伏发电技术成为一个重要的研究领域。 本 文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率， 对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究，采用了一种单片机控制的 MPPT 系统应用到交通警示照明中。 第一， 概述了太阳能光伏发电系统的组成， 根据不同场合的需要， 对太阳能光伏发电系统进行了分类，并介绍了目前我国太阳能光伏发电技术的应 用。 第二，分析了太阳能光伏电池的基本工作原理， 建立了数学模型， 运用 MATLAB 仿真工具建立了 M 函数和 Simulink 仿真模型，并利用得到的模型对 光伏电池阵列的输出特性进行了研究。 第三，通过比较三种常用的 DC/DC变换器的工作原理，在本文中采用 Boost 型 DC/DC变换器实现转换，对参数分析后， 建立了 Boost 型 DC/DC变换器的仿 真模型， 验证了通过调整占空比可以实现光伏电池阵列最大功率输出， 得到正确的仿真结果。 第四， 分析了最大功率点跟踪原理， 比较了几种常用的最大功率点跟踪方法，总结了各自的优缺点，结合该研究方向专家的经验，采用了一种适用 于单片机的模糊控制算法来实现最大功率点跟踪的方法，并进行了仿真。 最后，设计了一套用单片机 AT89C52控制的，以 Boost 变换器为核心，以镍一氢蓄电池和高亮度 LED为负载的 MPPT系统，并设计了相应的检测、控制和 保护功能电路。在实际应用中具有良好的应用前景。8. 期刊论文 曹太强 . 许建平 . 徐顺刚 .CAO Tai-qiang.XU Jian-ping.XU Shun-gang 光伏发电在电动阀门中的应用 电子科技大学学报 2009,38(1) 为了克服电动阀门在沙漠和其他地区供电难的问题 , 提出了用光伏电池为蓄电池充电 , 用蓄电池的电能为电动阀控制系统供电 , 并用 DSP实现全数字软 件锁相环 (DSPLL) 控制直流电机可逆调速的脉冲宽度调节 (PWM).试验证明光伏电池能满足电动阀门的开、 关所需要的电能 ,该方法不仅能实现整个系统的 功能 , 而且其性能稳定可靠 , 减少系统的谐波和纹波成分 , 使整个控制系统能实时地遥控、 数据采集和传榆、 液晶显示电机转矩 , 使直流电机稳速高精度控 制阀门的流量 . 9. 学位论文 唐敏 光伏发电系统的效率最优化研究 2008 在能源枯竭与环境污染问题日益严重的当今世界，光伏发电成为可再生能源领域中最清洁、 最现实、 最有大规模开发利用前景的发电方式之一。 然 而， 光伏电池的输出特性具有强烈的非线性， 且受外界环境因素影响大， 所以如何有效的利用太阳能， 提高太阳能利用效率，成为太阳能利用中一个迫 切需要解决的问题。 本论文以光伏发电系统为研究对象， 以最大限度利用太阳能为主要目标，展开了光伏发电系统效率最优化的理论和实验研究。具体 说来，本文的主要研究内容可归纳如下： 一、概述了光伏发电系统的组成，根据不同场合的需要，对光伏发电系统进行了分类， 并介绍了目前我国光伏发电技术的应用。 在此基础上， 详细 分析了光伏电池板的工作原理，采用。 MATLAB对同一光照强度下的光伏电池模型进行仿真，并将具有强寻优能力的仿真软件 1st0pt 率先用在光伏电池模 型的仿真上，得出光照强度不断变化条件下的电流 - 电压，功率 -电压的二维曲线，并且得出电流 - 电压 - 光照和功率 - 电压 - 光照的三维曲线。仿真曲线很 直观地表示出电池的输出电流和电压的对应关系，同时也表明：光伏电池既非恒压源， 也非恒流源， 它不可能为负载提供任意大的功率； 光伏电池特性 具有强烈的非线性， 并且其输出功率受到日照等周围环境因素的影响。 二、 在实验室现有的 110W。光伏电池的基础上，分别对光照不变和光照变化条件下的光伏电池进行实验测试，并将实验数据拟合成曲线， 从而得到 110W。 光伏电池的实际输出特性曲线， 实际输出曲线不仪很好地表明了光伏电池输出特性强烈的非线性， 而且对以后的仿真研究有很大的实际价值， 为 实验验证打下了基础。 三、 分析比较了几种传统光伏发电系统效率优化方法的优缺点。 定电压跟踪法实现比较简单、 稳定， 然而其控制精度差， 必须人工干预才能良好运 行； 电导增量法可以使输出端电压比较平稳，然而整个系统比较复杂，费用较高；功率回授法实现比较方便，但是稳定性及可靠性不理想， 实际使用中 不常用； 扰动观察法控制简单， 容易实现， 但可能会发生振荡和误判现象。在实验室 110W。光伏电池参数的基础上，采用扰动观察法，对光伏发电系统 进行仿真研究， 仿真结果表明采用扰动观察法会导致在最大功率点附近产生功率损失。 四、 提出了一种基于遗传算法的光伏发电系统的效率优化算法， 尝试将遗传算法用在光伏发电系统优化问题中。 遗传算法将问题的求解表示成 “染 色体” ， 将其置于问题的 “环境”中，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的“染色体”进行复制，即再生，通过交叉、变异两种基因操作产生 出新一代更适合环境的 “染色体” 群， 这样一代代不断改进， 最后收敛到一个最适合环境的个体上， 求得问题的最佳解。 由于最好的染色体不一定出现 在最后一代，开始时保留最好的染色体，如果在新的种群又发现更好的染色体，则用它代替原来的染色体， 进化完成后， 这个染色体便可看作是最优化 的结果。 光伏发电系统效率的优化问题实际上是如何使输出功率最大的问题， 这里的输出功率便可看作是 “染色体” 。 通过复制、 交叉、变异等，最终 得到的“染色体”即为最优的输出功率。将遗传算法应用在光伏发电系统中，能够提高太阳能的利用效率。 最后， 将仿真结果与在 110Wp电池的基础上得 出的实验结果进行比较，验证该方法的可行性。10. 期刊论文 刘春 . 马维华 基于 ARM的太阳能发电控制系统的设计与实现 - 电子产品世界 2009,16(1) 设计了基于 ARM LPC2131的驱动系统 , 自动跟踪太阳光直射方向来提高光伏电池的效率 ,并采用了改进的步进式扰动观察算法来寻找太阳电池阵列的最 大功率点 , 使系统在任何温度和日照条件下都能获得太阳电池的最大功率 . 实践证明 , 该系统精确地跟踪了各种情况下的太阳光变化 , 并将光伏电池的实际 转换率提高到 30%以上 . 本文链接： http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6372771.aspx 授权使用：山东大学 (sddx) ，授权号： 5e888baa-8686-43ef-996a-9ded013ac1bc 下载时间： 2010 年 9 月10 日1