基于mpp_t的光伏电力应用系统的研究_毕业论文(编辑修改稿)

基于mpp_t的光伏电力应用系统的研究_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

件必须在零电压或零电流期间，尽快完成换流过程。 最理想的软开 通过程 :电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零。 另外，因器件开通前电压己下降到零，器件结电容上的电压亦为零，故解决了容性开问题，这意味着二极管己经截止，其反向恢复过程结束，因此二极管反向恢复问题亦不复存在。 最理想的软关断过程 :电流先下降到零，电压再缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。 由于器件关断前电流已下降到零，即线路电感中电流亦为零，所以感性关断问题得以解决，由此可知软开关技术的提出使高效率、高频开关变换器的实现有了可能。 现场总线技术 现场总线以数字信号取代模拟信号，在 C3 技术即计算机(Computer)、控制 (Control)、通信 (C ommunieation)的基础上，大量现场检测与控制的信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备，一大批数字化、智能化的高新技术产品应运而生，自动化仪表与控制系统以崭新的面貌呈现在广大用户面前。 一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。 ”它也被称为现场淮北师范大学学士毕业论文 基于 MPPT 的光伏电力应用系统的研究 10 底层设备控制网络 (INF RAN ET)。 现场总线控制系统 (F cS )的结构与特点 随着现场总线技术的出现 和成熟，促使了控制系统由集散控制系统 (DCS )向现场总线控制系统 (FCS )的过渡。 在一般的 FCS 系统中，遵循一定现场总线 协 议的现场仪表可以组成控制回路，使控制站的部分控制功能下移分散到各个现场仪表中。 从而减轻了控制站负担，使得控制站可以专职于执行复杂的高层次的控制算法。 对于简单的控制应用，甚至可以把控制站取消，在控制站的位置代之以起连接现场总线作用的网桥和集线器，操作站直接与现场仪表相连，构成分布式控制系统。 由于结构上的改变，它具有比 DCS 更好的性价比。 现场总线系统具有开放性的通信协议系统，系统的开放性决定 了它具有互操作性和互用性。 它还具有设计简单，易于重构，较强的抗干扰能力等特点。 当前流行的几类现场总线 当前，各种形式的现场总线协议并存于控制领域。 在楼宇自控领域，局部操作网络 Lon works(Local Operating Network)和控制局域网络 C AN (C ontroller Area Network)具有一定的优势。 在过程自动化领域，主要有过渡型的 HART 协议、得到广泛支持的基金会现场总线 FF (F oundation F ieldbus)协议以及同样较有竞争力的过程现场总线 P ROF IBUS (Process F ie ld Bus)协议。 FF 是过程自动化领域中较有前途的一种现场总线，得到许多自动化仪表设备厂商的支持。 在一段时期内，会出现几种现场总线共存、同一生产现场有几种异构网络互连通讯的局面。 但是，发展共同遵从的统一的标准规范，真正形成开放式互连系统，是大势所趋。 基金会现场总线 FF 基金会现场总线 FF 是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种技术。 它分为 Hl 和高速 HZ 两种通信速率。 H1 的传输速率为 bP s，通信距离可达 ，可支持总线供电和本质安全防暴 环境。 H2 的传输速率可为 1Mbps 和 两种，通信距离为 750m 和 500m。 物理传输介质可为双绞线、光缆和无线，其传输信号采用曼切斯特编码。 基金会现场总线以 150/051开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为淮北师范大学学士毕业论文 基于 MPPT 的光伏电力应用系统的研究 11 FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。 用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。 FF 总线包括 FF 通信协议、150 模型中的 27 层通信协议的通栈、用于描述设备特性及操作接口的 DDL 设备描述语言、设备描述字典， 用于实现测量、控制、工程量转换的应用功能块，实现系统组态管理功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术。 CAN 总线 控制局域网 (C ANCON TRO LLERA R 五 AN ETWO RK )总线最早是由德国 Boshc 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。 其总线规范己被 150 国际标准组织制定为国际标准，并且广泛应用于离散控制领域。 它也是基于 051 模型，但进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。 其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点、 广播模式通信。 各节点可随时发送消息。 传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。 CAN 总线采用短消息报文， 每一帧有效字节数为 8 个 ， 当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强，可靠性高。 Lonworks 总线 Lon Works 技术是美国 EC HELON 公司开发，并与 Motorola 和东芝公司共同倡导的现场总线技术。 它采用了 051 参考模型全部的七层协议结构。 Lon Works 技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron 芯片。 Neuron 芯片实现完整的 Lon works 的 Lon Talk 通信协议。 其上 集成有三个 8 位 CP U。 个 CP U 完成 051 模型第一和第二层的功能，称为介质访问处理器。 一个 CP U 是应用处理器，运行操作系统与用户代码。 还有一个 CP U 为网络处理器，作为前两者的中介，它进行网络变量寻址、更新、路径选择、网络通信管理等。 由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。 Lon works 支持多种物理介质并支持多种拓扑结构，组网方式灵活，其 IS 一 78本安物理通道使得它可以应用于危险区域。 LnoW6rkS 应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较优越的性能。 淮北师范大学学士毕业论文 基于 MPPT 的光伏电力应用系统的研究 12 PROFIBUS 总线 POFIBUS 是符合德国国家标准 D 则 19245 和欧洲标准EN 50179 的现场总线，包括 P ROF IBUS 一 DP、 P RO FIBUS 一 F MS、PRO F IBUS 一 AP 三部分。 它也只采用了 051 模型的物理层、数据链路层、应用层。 P ROF IBUS 支持主从方式、纯主方式、多主多从通信方式。 主站对总线具有控制权，主站间通过传递令牌来传递对总线的控制权。 取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。 PRO F IBUS DP 用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域。 F MS 型适用于纺织、 楼宇自动化可编程控制器、低压开关等。 而 PA 型则是用于过程自动化的总线类型。 选用 CAN 总线的理由 在独立的光伏发电系统构成小型发电站，需要对各个子系统的控制器进行集中控制时，控制数据需要用现场总线进行集中处理，或利用现场总线对子系统状态进行监控。 这些都需要有一个强健的，分布式的，实时的现场总线支持。 C AN 网具有很多适合于分布式实时控制系统应用的特点 : (1)真正的多主从工作系统，任何一个节点在任何时刻都可主动向网络发送信息，而不分主从，通讯方式灵活。 使突变量信息和保护信息能够及时上送。 利用这一特 点也可方便地构成多机备分系统。 (2)C AN BUS 网络上的节点实际可达 110 个，对于中小型发电站己经足够了。 理论上可达 20xx 个。 可分成不同优先级，可以满足不同的实时要求。 (3)采用 C RC 循环冗余码校验和其他校验措施，保证数据出错率极低。 (4)传输过程中采用短帧结构，减少了受干扰的几率，比较适合发电站中的强电磁干扰环境。 (5)传输速度快，最高达 1Mb/s(通信距离为 40m)，传输距离长，最长达 10km。 传输介质可为双绞线、同轴电缆、光纤。 (6)采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送数据信息 时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，大大节省了总线冲突裁决时间。 即使淮北师范大学学士毕业论文 基于 MPPT 的光伏电力应用系统的研究 13 网络负荷很重也不会导致网络瘫痪。 (7)C AN 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。 (8)C AN 总线接口卡上的收发器与主机采用光电隔离电路，以提高抗干扰能力及系统的可靠性。 (9)C AN 总线自问世以来，由于具有众多独特的优点，得到广泛的应用，而且受到众多的半导体厂商的支持。 基于 C AN 总线的电力控制系统中的结构如图 7 所示。 由图可以看出，其 布线简单，结构清晰，能在电力系统中能实现真正的分散控制。 图 7 CAN 总线的电力控制系统结构示意图 模糊控制概述 模糊 逻辑 控 制 (F uzzy Logic Control) 简称 模 糊控 制 (F uzzy control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。 1965 年，美国的 创立了模糊集合论。 1973 年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。 1974 年，英国的 首先用模糊控制语句组成模糊控制器，并把它应用于锅炉和蒸汽机的控制，在实验 室获得成功。 这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一类计算机数字控制方法。 通常它以被控对象输出变量的偏差 e 及偏差变化率作为它的输入变量，而把被控量定为模糊控制器的输出变量，反映输入输出语言变量与语言控制规则的模糊定量关系及其算法结构。 在实现过程中，计算机先把采集到的控制信息经语言控制规则进行模糊推理和模糊决策，求得控制量的模糊集，再经模糊判决得出输出控制的精确量，作用于被控对象，使被控过程达到预淮北师范大学学士毕业论文 基于 MPPT 的光伏电力应用系统的研究 14 期的控制效果。 模糊控制技术的技术优势 控制技术 广泛应用于工业控制及其它领域，是现代高新技术的重要手段之一。 近几十年来，控制技术的发展经历了经典控制与现代控制技术阶段。 在经典控制中，应用最成功的莫过于比例积分微分 (P ID)控制。 采用这种控制方式的最大优点是结构简单，使用方便，可不需要被控对象的模型参数，直接根据偏差进行调节，但当对象比较复杂时，便难以取得满意的控制效果。 现代控制理论为控制复杂系统，提供了新的思路。 采用该理论进行控制时，需要提供准确的模型结构。 而这些模型方程中有众多的参数需要估计，而求解这些参数时又往往缺少足够的信息特征和信息量，这又限制了 现代控制理论的有效应用。 模糊控制基于隶属度函数和模糊合成法则等思想上，巧妙地综合了人们的直觉经验，实现了在经典控制理论和现代控制理论不太奏效场合的自动化控制，模糊控制 实现的是对系统的定性描述。 它在本质上是非线性的，可以实现静态非线性传递函数， 即对无法建立数学模型的对象或是干扰十分严重的系统进行控制。 由于模糊控制技术具有不依赖被控对象的精确数学模型，设计简单，便于。