基于matlab的太阳能逆变器仿真研究毕业设计论文(编辑修改稿)

基于matlab的太阳能逆变器仿真研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 31 总系统框图 图中 MPPT 模块即最大功率点跟踪系统， Boost 模块的核心为升压斩波电路。 由图31可直观地看出：光伏电池产生的电压，经过 boost模块升压以及整定后，变成质量合格的直流电，再输送给逆变器，这期间，直流电变成交流电。 最后输送给电网和用户。 MPPT 模块对光伏电池进行监测，通过控制 boost 模块的占空比，从而使得光伏电池稳定地工作在最大功率点处。 其中 DC／ DC 变换由 Boost 模块实现， DC／ AC 变换由逆变器实现。 下面几章我们将分别研究这几个部分的工作原理和分析仿真后的结果，并建立 PV电池模型。 光伏电池 MPPT Boost 逆 变 器 电 网 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 9 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 光伏电池特性 图 41左图 每条曲线表示了光伏电池在一定光照强度下，电压与电流的关系。 图 41右图表示了在一定光照强度下，输出功率与电压的关系曲线。 图 42则表示 PV与温度的关系。 图 41 图 41可见，光照强度一定时，电压 VI曲线并非呈简单的线性关系，在 017v 范围内，电流不随电压升高而改变；在 1720v 内，电流随电压增大而减小。 PV曲线存在一个极值点，该点大约在 Vpv=18v 处。 在 018v 内， Vpv 与 Ppv 成正比关系；在 1820v内， Vpv 与 Ppv 成反比关系。 图 42 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 10 图 41表明，当电压一定时（在 020V 区间内）， 输出电流与功率都跟光照强度呈正比关系。 图 42 可见，电压相同的情况下，在 Vpv14V 时，温度对输出功率没有影响，而当电压大于 14V 小于 25V 时，输出功率与温度大致呈正比关系。 由于同个地点的温度和光照强度都不是恒定的，中午温度一般较早晨和晚上高，偶尔的多云天气也会使得光照强度减弱，因此，光伏电池需要不停地调整，才能够使其实际工作点稳定在最大功率点处。 功率是电压和电流的乘积，因此电压或者电流任一个量发生变化时，都会影响到功率的输出大小。 因此光伏电池的输出功率不是恒 定的，而是时刻变化的。 光伏电池的结构 图 43 图 43中 Is 为理想电流源。 式（ ）表示了光伏电池的电流和电压之间的关系。 sh )s(}1])({ e x p [ R IRVA K TR s IVqIoIsI  （ ） Rs0， Rsh ，因此（ 4,1）可化为。 ]1A K Tqe x p[os  ）（ VIII () （ I:工作电流， Io:反向饱和电流， V:输出电压） 因此，输出功率为： }1]{ e x p [os  VA K TqVIVIP () 从式（ ）可看出，输出功率与日照强度和环境温度有关，且不成线 性关系。 光伏阵列的仿真研究 光伏阵列数学模型的建立 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 11 用 cT 来表示电池温度，则有： cT  aT  ct R () ct 为温度系数， R 为太阳辐射强度， aT 为环境温度。 设 scI 、0CV分别为短路电流、开路电压， I20V111CCVscI C e   () 其中， 201 1mCVCVmscICeI  () 2C ( mV ∕0mCVV 1 )∕ ln(1 mI ∕ scI ) （ ） 当光照强度和温度等因素变化时： 20V D V111CCVscI I C e D I    () 其中， IR ∕ refR DT  (R ∕ refR 1) scI （ ） SDV DT R DI   () c refDT T T () 我们设定 refR =1kW∕㎡， refT =25℃；  ，  都是温度系数，分别代表了电流变化和电压变化。 , , ,NN l n 1 m r e fs S r e f r e f m r e f o c r e fp p s c r e fIR R A V VI     ／ ,mrefI () T3cref V o c o cref Sref Isc crefL refVNATI () 其中，  =(硅 )； ,mrefI ： 最大电压； ,mrefV ：最大电流； Voc ：开路电压温度系数。 4． 3． 2 光伏阵列 MATLAB 仿真模型 我们用 simulink 平台建立了光伏阵列的的仿真图，如图 44所示： 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 12 图 44 图 45 PV 模块外观 T:光伏阵列的温度。 S:光伏阵列表面承受的太阳辐射强度。 Vpv：工作电压。 Ipv：输出电流。 图 45中，左边是输入量，右边是输出量。 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 13 图 46 建立图 46 所示的光伏阵列仿真模型，运行后观察 UI Graph 和 UP Graph1 的输出波形，结果如下： （ a） UI 关系曲线 第 4 章 光伏电池和 MPPT 技术研究 14 （ b） UP 关系曲线 图 47 PV 阵列仿真结果曲线 对比图 41和 42，跟预期的仿真结果一致。 光伏电池的 MPPT 技术研究 概念： 最大功率跟踪技术 MPPT（ Maximum Power Point Tracking） 是利用 电子元件和相应 的 程序来控制光伏电池每时每刻都 输出最大功 率 ,以此来实现太阳能的使用效率达到最大。 它的控制过程主要有：不断调整升压斩波电路的占空比，随时改变负载的阻抗和其它一些参数，使得在每一时刻光伏电池都能输出最大功率。 目前科学家们已经已经研究出了很多种效果良好的 MPPT 控制方法，下面我们主要研究干扰观察法。 干扰观察法 控制流程图如图 48 所示。 首先设定 Ur 和 step 的初值，检测电流 I和电压 U，计算此刻的功率与上一时刻的功率之差△ P，此刻的电压与上一时刻的电压之差△ U,如果△ P0 成立，△ U0，则 Ur 的值加上 step 的设定值，一直循环下去，直到 Po=P(k)。 △ U《 0 时，则 Ur 的值减去 step 的。