光伏发电系统中MPPT控制方法研究(2)

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本文在研究了光伏发电系统的基础上，对光伏发电系统最大功率点（MPPT）控制做了定量研究，系统的分析了光伏发电系统最大功率点（MPPT）控制对光伏发电效率的影响。

1．概述了太阳能光伏发电系统的构成，讲解了目前我国太阳能光伏发电技术的应用，并且根据不同的场合，对太阳能光伏发电系统进行了分类研究。

2．比较分析研究了几种常用的DC/DC变换器的工作原理，在本文中提出利用BOOST型DC/DC变换器实现转换，并对参数进行分析和设计。

3．考虑在实际应用的太阳能并网发电系统中，太阳能电池的输出和电网的电压是不断波动的。结合逆变器的消谐PWM控制，实现了光伏系统的高功率因数的并网运行。

2 太阳能光伏发电系统的组成

光伏发电是运用太阳能电池这种半导体电力电子器件，有效地吸收太阳光辐射能量，并使之转换成电能的直接方式，是当今太阳能发电的主流。时下，人们所说的太阳能发电基本上就是指太阳能光伏发电。

太阳能光伏发电系统是运用太阳能电池的光生伏打效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型的发电系统。一套基本的光伏发电系统由太阳能控制器、蓄电池(组)、太阳能电池板和逆变器构成。

1) 太阳能控制器：太阳能控制器的功能是为蓄电池提供最好的充电电压和电流，快速、高效、平稳的为蓄电池充电，并在供电过程中减少损耗、延长蓄电池的使用寿命；与此同时保护蓄电池，避免防止过充电和过放电现象的发生。如用户使用的是直流负载，通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电(因为受环境温度、光照强度等外界因素的影响，太阳电池方阵发出的直流电的电流和电压不是很稳定)。论文网

2) 蓄电池(组)：蓄电池(组)的功能是把太阳能阵列发出的直流电直接储存起来，为负载提供电源。在太阳能光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状念，当日照量小时，这部分储存的能量将逐步放出；当日照量大时，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电。

3) 太阳能电池板：太阳能电池板是构成光伏发电系统的核心部分，它的功能是将太阳能直接转换成电能，供负载使用或者是存贮于蓄电池内留着备用。太阳能电池板的转化率，它是一个非常重要的参数，是将太阳能直接转变成为电能的比率。太阳能电池板的成本和质量将直接决定整个系统的成本和质量。

4) 逆变器：逆变器是将直流电直接转变为交流电的一种电力电子设备。因为太阳能电池与蓄电池发出的都是直流电，当运用于交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为并网逆变器和独立逆变器。并网逆变器用于并网运行的太阳能光伏发电系统，可以将发出的电馈入电网；独立逆变器应用于独立运行的光伏发电系统，可为独立负载供电。

考虑到不同场合的需要，太阳能光伏发电系统一般有以下三种，分别为并网光伏发电系统、独立供电的光伏发电系统和混合型的光伏发电系统。图2-1是并网光伏发电系统的结构框图。

并网光伏发电系统的结构框图

图2-1 并网光伏发电系统的结构框图

3 太阳能光伏电池的特性

3.1 太阳能光伏电池的基本原理

太阳能光伏电池表面上有一层类似金属薄膜的半导体薄片，在太阳光照射下，薄片的另一侧和金属薄膜之间将会产生一定的电压，这一现象称为光伏效应 (也称光生伏打效应)。太阳能光伏电池正是一种利用光生伏打效应直接将光能转变为电能的装置。对于半导体的P-N结，光生伏打效应更明显，因此，太阳能光伏电池全部都是由半导体构成的。下面将以硅半导体为例子，对太阳能光伏电池的工作原理加以详细说明。当P型硅和N型硅结合时，N型区的电子扩散到P型区，P型区的空穴扩散到N型区，此时，N型带正电荷，P型带负电荷，在硅半导体的内部产生电场。当太阳光照射在半导体P-N结上时，形成一种新的空穴——电子对，在P-N结电场的影响下，空穴由N型区域向P型区域流动，电子由P型区域向N型区域流动，当电路接通时，便会有电流形成。以上便是光生伏打效应太阳能光伏电池的基本工作原理。文献综述