【摘要】： 目前,能源已成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題,太陽能以其獨(dú)特的特點(diǎn)——可再生和無污染,倍受人們關(guān)注。太陽能的光伏利用在近期發(fā)展迅速,但系統(tǒng)效率低、成本高,仍然是制約光伏發(fā)電普及的一個(gè)主要因素。因此國內(nèi)外眾多學(xué)者均致力于有關(guān)提高光伏系統(tǒng)效率的研究,其中關(guān)于光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤以及蓄電池管理的研究是兩個(gè)重要內(nèi)容。 本文針對(duì)太陽電池的工作特性,通過對(duì)現(xiàn)有最大功率跟蹤控制方法進(jìn)行分析比較,提出了一種新型自適應(yīng)真正最大功率點(diǎn)跟蹤(TMPPT)控制算法——斷續(xù)擾動(dòng)觀察法,將尋優(yōu)分為三個(gè)階段:在第一個(gè)階段初步找出接近最大功率點(diǎn)的一個(gè)工作點(diǎn),第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上向最大功率點(diǎn)進(jìn)一步靠近,第三階段為系統(tǒng)找到一個(gè)理想接近最大功率點(diǎn)的工作點(diǎn),理論上實(shí)現(xiàn)了光伏系統(tǒng)尋優(yōu)過程快速跟蹤性和高精度的要求。當(dāng)系統(tǒng)找到工作點(diǎn)之后將停止擾動(dòng),繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。 光伏系統(tǒng)中對(duì)蓄電池的管理也是一個(gè)關(guān)鍵部分,本文結(jié)合蓄電池的充、放電特性以及光伏系統(tǒng)的獨(dú)特性,制定了蓄電池的管理方案,采取了欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)以及過壓保護(hù)點(diǎn)的溫度補(bǔ)償。其中欠壓保護(hù)采取滯環(huán)的方式,解決了蓄電池在欠壓保護(hù)點(diǎn)斷續(xù)供電的問題。 本文控制算法采用單片機(jī)C8051F040來完成,并設(shè)計(jì)生產(chǎn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)證明本系統(tǒng)具有快速跟蹤的能力,并且具有良好的穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 2-1 單個(gè)光伏電池的模型和外觀Figure2-1 the model and appearance for individual photoelectric cell我們以 N+/P 型硅太陽電池來說明。這種電池的基體材料為 P 型單晶硅，厚度在 下，N 型層在上表面，即受光層，它和基體在交界處形成一個(gè) P-N 結(jié)。在上表面狀金屬電極，可以提高轉(zhuǎn)換效率；另外，在受光面上覆有一層減反射膜，它是一層天藍(lán)色氧化硅膜，，可以減少入射太陽光的反射，使太陽電池對(duì)入射光的吸收率達(dá)到上。硅太陽電池的工作原理為：對(duì)于半導(dǎo)體材料而言，當(dāng)其中的 P-N 結(jié)處于平衡狀候，在 P-N 結(jié)處會(huì)形成一個(gè)耗盡層，存在著由 N 區(qū)指向 P 區(qū)的勢(shì)壘電場(chǎng)。當(dāng)每一光子的能量大于禁帶寬度（gE ），即整個(gè)入射太陽光的能量大于硅禁帶寬度的時(shí)光子照射入半導(dǎo)體內(nèi)，把電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶中留下一個(gè)空穴，產(chǎn)生了子-空穴對(duì)。因此，當(dāng)能量大于禁帶寬度的光子進(jìn)入電池的 N 區(qū)、空間電荷區(qū)和 ，會(huì)激發(fā)產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)。光生電子-空穴對(duì)在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生后，立即被場(chǎng)分離，光生電子被推向 N 區(qū)，光生空穴被推向 P 區(qū)。在 N 區(qū)和 P 區(qū)中產(chǎn)生的光-空穴對(duì)會(huì)向 P-N 結(jié)交界面處擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到勢(shì)壘電場(chǎng)邊界時(shí)，立即受到勢(shì)壘電場(chǎng)的

它表明在某一確定的日照強(qiáng)度和溫度下太陽電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，簡稱 I-V 特性。從圖2-2 可以看出，該伏安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性，它既非恒壓源，也非恒流源，也不可能為負(fù)載提供任意大的功率，是一種非線性直流電源，其輸出電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)近似恒定，在接近開路電壓時(shí)，電流下降率很大。圖 2-2 太陽電池的特性曲線Figure 2-2 characteristic curve of solar cell太陽電池的額定功率是在以下條件下定義的：當(dāng)日照強(qiáng)度 S=10002W /m ，太陽電池溫度 T=25℃，大氣質(zhì)量 AM=1.5 時(shí)，太陽電池輸出的最大功率便定義為它的額定功率，它對(duì)應(yīng)于圖中的 M 點(diǎn)。太陽電池額定功率的單位是“峰瓦”，記以“PW ”。曲線上的 M點(diǎn)表示在相應(yīng)日照強(qiáng)度下太陽電池輸出最大功率的位置，稱“最大功率點(diǎn)（MPP）”。假定負(fù)載為純電阻負(fù)載，和特性曲線相交于 M 點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TM910.6;TP368.12

【引證文獻(xiàn)】

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3 鐘長藝;電動(dòng)車車載光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2011年

4 陳哲照;光伏發(fā)電控制技術(shù)仿真研究[D];西安理工大學(xué);2008年

5 周文;PV-SOFC聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)建模及能量管理的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2619519