山东建筑大学
硕士学位论文
太阳能风能互补发电系统
姓名：王一彬
申请学位级别：硕士
专业：检测技术与自动化装置指导教师：齐保良
20070501
图２－４太阳能电池阵列的Ｉ－Ｖ特性曲线
图２－５太阳能电池阵列的Ｐ＿Ｖ特性曲线
太阳能电池阵列的几个重要技术参数：
ｌ、短路电流（Ｉｓｃ）：在给定同照强度和温度下的最大输出电流
２、开路电压（Ｖｏｃ）：在给定日照强度和温度下的最大输出电压
３、最大功率点电流（Ｉ。
）：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电流４、最大功率点电压（Ｖ。
）：在给定日照强度和温度下相应于最大功率点的电压
１０
５、最大功率点功率（‰）：在给定日照强度和温度下阵列可能输出的最大功率，
Ｐｍ＝Ｉｍ‘Ｖ矗
２．１。
４太阳熊电池结温和日照强度对太阳麓电池的输出特性的影响
（２．１５）
由式（２—１０）和等效电路可知日照强度和电池结温是影响太阳能屯池阵列功率输出的重要的参数，温度上升将使太阳能电池开路电压Ｖ＆下降，短路电流Ｉｓｃ则略微增大，如图２．７所示；总体效果会造成太阳能电池的输出功率下降，如图２．８所示。
注意这里是指太阳能电池结温的变化，而不是指环境温度变化。
太阳能电池结温和环境温度的关系依赖于日照强度，如图２—６所示
ＡＴ（。
Ｃ）
４０
３０
２０
１０
／
／／／
／
／
图２－６太阳能电池阵列温度和Ｅｌ照强度之间的关系
不同温度下的Ｉ．ｖ曲线
图２－７不同温度下的Ｉ－Ｖ曲线
图２－８不同温度下的Ｐ－Ｖ曲线
２．１．５串联电阻的影响
太阳能电池的串联电阻Ｒｓ所产生的欧姆损失（ＯｈｍｉｃＬｏｓｓ）也会对输出功率产生影响。
串联电阻Ｒｓ可以看为太阳能电池阵列输出端至最大功率跟踪器之间的线路等效电阻。
因此，串联电阻越大则线路损失越大，系统的效率越低。
图２－９和图２．１０为串联电阻Ｒｓ不同时的Ｉ．Ｖ、Ｐ．Ｖ特性曲线。
不同Ｒｓ下的ｆ－婿性曲线
图２－９不同Ｒｓ下的Ｉ－Ｖ特性曲线
山东建筑大学硕士学位论文
图２－１０不同Ｒｓ下的Ｐ－Ｖ特性曲线
２．２太阳能电池最大功率点跟踪方法
在太阳能发电应用领域中尽可能的提高太阳能电池板的输出功率一直是研究的热点。
太阳能电池输出特性非线性，而且对光照强度和温度非常敏感。
太阳能电池在任何时刻都存在一个最大功率输出的工作点，而且随着光照强度和温度的变化而变化。
为了能够让太阳能电池在供电系统中充分发挥它的光电转化能力，就需要实时控制太阳能电池的工作点以获得最大的功率输出。
近年来，已经有很多种控制策略被提出来，例如温度补偿的恒电压控制、增量电导法、扰动观察法等。
这些控制策略各有优缺点，他们的共同目标是控制太阳能电池和负载达到最佳的匹配，使太阳能电池输出当前最大的功率【ｌ“。
图２．１ｌ为太阳电池阵列的输出功率特性Ｐ．Ｖ曲线，由图可知当阵列工作电压小于最大功率点电压Ｖｍａｘ时，阵列输出功率随太阳电池端电压Ｖ的上升而增加；当阵列工作电压大于最大功率点电压Ｖｍａｘ时，阵列输出功率随Ｖ上升而减少。
ＭＰＰＴ的实现实质上就是一个自寻优的过程，即通过控制阵列端电压Ｖ，使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化的输出最大功率｜１９１。
１３
山东建筑大学硕士学位论文
图２－ＩＩ太阳能电池输出功率特性曲线
２．２．１定电压跟踪法（ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅＴｒａｃｋｉｎｇ，ＣＶＴ）㈣‘。
”
从图２．１ｌ可以看出，在日照强度较高时，各曲线的最大功率点所对应的太阳能电池工作点电压变化不大。
这说明阵列的最大功率输出点大致对应于某个恒定电压，这大大简化了系统ＭＰＰＴ的控制设计，即仅需从生产厂商处获得Ｖ。
数据并使阵列的输出电压钳位于Ｖｍ值即可。
这样实际上是把ＭＰＰＴ控制简化为稳压控制，这就构成了固定电压的ＩＶｆＰＰＴ控制方式。
采用固定电压式的ＭＰＰＴ控制比不采用ＭＰＰＴ控制的太阳能系统，可获得多达２０％电能。
这种跟踪方式忽略了温度对阵列最大功率点电压的影响，为克服使用场所冬夏早晚、阴晴雨雾等环境变化给系统带来的影响，在固定电压控制的基础上可以采用以下几种折衷的解决办法：
Ｉ、手动调节方式：通过调节电位器，手动的按季节给定不同的Ｖ。
，这是比较麻烦和粗糙的方法。
２、微处理器查询数据表格方式：事先将不同温度下测得的Ｖ。
值存储于ＥＰＲＯＭ中．实际运行时，微处理器通过阵列上的温度传感器获取阵列温度，通过查表确定当前Ｋ的
山东建筑大学硕士学位论文
图３－７三相ＳＰＷＭ逆变器
输出ａ，ｂ，ｃ三相电压波形３．４电流跟踪型逆变器仿真图３－８三相ＳＰ州逆变器输出线电压电压波形
电流跟踪型逆变器使使逆变器的输出电流跟随给定的电流波形变化，电流跟踪一般都
山东建筑大学硕士学位论文
图３—１０单相电流跟踪滞环控制逆变仿真图
图３－１１电流给定波形图图３－１２输出电流波形图
图３－１３上下桥臂驱动脉冲波形图
３．４．２三相电流跟踪逆变器的仿真㈣‘２７
三相电流跟踪逆变器由三组单相电流跟踪逆变器组成，滞坏控制器由三个单相电流滞环控制器组成，三相负载电流由多路测量器（Ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ）观测，仿真模型图如图３－１４所示：
Ｒ●Ｉ－幛
图３－１４三相电流跟踪逆变器仿真模型图
图３－１５给定三相电流波形图
４０
图３－１６三相电流跟踪逆变器的波形
３．５电压型与电流型逆变器的比较
电压型和电流型逆变器在电路结构、直流侧电源、输出波形等方面都有着对偶关系；
（１）电压型逆变器在直流电源侧并联滤波电容器，逆变桥臂的开关管上有反并联续流二极管，逆变器的输出阻抗很小，输出为电压源，在一般情况下，输出电压波形是不等宽的脉冲列；而电流型逆变器在直流电源侧串联电抗器，电源阻抗大，输出为电流源，桥臂结构采用可控开关器件和二极管串联方式，输出电流是不等宽的脉冲列。
ｉ（２）电压型逆变器的换相在上下桥臂间进行，而电流型逆变器的换相要在不同的相问进行。
从开关暂态特性上看，电压型逆变器负载短路时的过电流危害严重，应予重点保护，暂态过电压保护相对容易；电流型逆变器由于电源阻抗很大，所以负载短路时的过电流危害不严重，而过电压危害较为严重，其保护也相对困难。
本系统经过比较决定使用电流跟踪模式。
３．６本章小结
（１）由于系统采用了ＳＰＷＭ脉宽调制方法实现逆变，所以本章首先对ＳＰＷＭ脉宽调制方法进行了理论探讨。
（２）根据对ＳＰＷＭ脉宽调制的探讨，对三相脉宽调制逆变器进行了理论建模，得出其传递函数。