光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】
光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】,發(fā)電,系統(tǒng),監(jiān)控,裝置,設(shè)計,獨家,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯
一種控制光伏系統(tǒng)最大功率點的方法 M. . 要: 在光伏系統(tǒng)中,為使其輸出最大化而不受外界溫度、光照輻射度以及所接電力負(fù)荷特性的影響,一種最大功率工作的跟蹤技術(shù)得到了應(yīng)用。在本文章中,我們認(rèn)為光伏陣列提供電源。為最大化其輸出功率,我們使用直 /直變換的 用 節(jié)器對其進行控制??刂破鲄?shù)的整定采用 法。此外,我們應(yīng)用一個小型信號系統(tǒng)模型以獲得系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)換功能。理論值和仿真值都在本篇中有所展現(xiàn),而且實驗的結(jié)果具有決定性。 關(guān)鍵詞: 光 伏系統(tǒng) ;最大功率點跟蹤; 直 /直升壓斬波電路; 節(jié)器, 1 簡介 自 20 世紀(jì)初以來,電力行業(yè)普便把以“大機組,大電廠和大電網(wǎng)”為主要特征的集中式單一供電系統(tǒng)作為現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展方向。經(jīng)過 100 多年的發(fā)展,這種集中式的單一供電系統(tǒng)已經(jīng)具有相當(dāng)大的規(guī)模,為世界經(jīng)濟的繁榮和人民生活水平的提高做出了巨大的貢獻。 從 20 世紀(jì) 80 年代末開始,世界電力工業(yè)出現(xiàn)了由傳統(tǒng)的集中供電模式向集中和分散結(jié)合的供電模式過渡的趨勢。近年來,以可再生能源利用為主的新型發(fā)電技術(shù),主要是太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電,還包括燃料電池發(fā) 電等,憑借發(fā)電方式靈活,與環(huán)境兼容等優(yōu)點得到了快速發(fā)展。 光伏發(fā)電系統(tǒng)具有非線性的特征。其 性 性如圖 1 所示。光伏系統(tǒng)(以下稱 輸出電壓和輸出電流的乘積的最大功率點稱其為“ 為了達到最大的利用率, 板必然要在其最大功率點處工作運行。然而, 統(tǒng)由于其光照輻射度、單元溫度以及負(fù)荷的變換的影響,其運行點會偏離 時為了在 統(tǒng)和負(fù)荷之間插入最大功率工作點跟蹤系統(tǒng)(即 它可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其在任何的環(huán)境下,都可以工作在 ,并且提高了系統(tǒng)的利用率 [1]。在現(xiàn)代工 程中,許多 調(diào)節(jié)器使用微控制器和計算機以實現(xiàn)復(fù)雜的算法,而且還有部分使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些系統(tǒng)都有著十分良好的性能。然而它們過于昂貴并且這些方法均需要得到一套獨立的、穩(wěn)定的電能供給來維持其運行;因此它們只在高能量場合適合應(yīng)用。另外一種算法基于利用公式 以搜索功作點,既由“ ”產(chǎn)生的信號作為 搜索的方向。這就使得在電壓和電流為連續(xù)信號的情況,決定最大功率點成為了可能。在最近幾年,很多基于這種控制算法的 用應(yīng)用和證明。在參考文獻[9]和 [10]中,推薦了一種類似的 制系統(tǒng),其中 同樣含有 路以使得 的值為零,其中 直直轉(zhuǎn)換電路的輸出電流。 圖 1 統(tǒng)的 性 在這種方法中,為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,電池的電壓設(shè)定了一個常量 E,而且假定變流器為理想器件。因此,直直轉(zhuǎn)換電路的輸出功率 就約為 統(tǒng)的功率 P。 同樣的方法在文獻 [11]也得以體現(xiàn), 其中電池電壓設(shè)定為常數(shù),并且將其與定值電阻 串聯(lián)。在文獻 [12]中考慮 了 路的損耗,既在 體管中的損耗。 在本文章中,經(jīng)過重新考慮在文獻 [9]和 [12]中 所提出的實驗實施方法。建議使用一種如圖 3 所示的控制框圖。為得到最大功率工作點,采用 路用以連接電池和 時, 制器必須使得“ ”,根據(jù)光照輻射度 和光電板的溫度 T 調(diào)節(jié)占空比 α 則使上述控制得以實現(xiàn)。占空比為 了合成 里應(yīng)用一個小型的信號系統(tǒng)模型以開發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換功能。 節(jié)器的系統(tǒng) 方法的概要方案如圖 3( b)所示。伴隨著 的輸出電壓和輸出電流的測量,其輸出功率以及功率對電壓的偏微分可以相繼 得出,并將其偏微分與 0 相比較。誤差信號作為 節(jié)器的的輸入信號,進而向 其中: 在以上三式中, k , q , λ , γ (=β ) , 和 , 波茲曼常數(shù)( ) , 電子電量( , 在溫度為 25。 C,光照強度為 1000W/路電流的溫度系數(shù),單位為 W/光照輻射度,光照電流,硅元件的帶隙電壓,理想系數(shù),在參考溫度 情況下的單元飽和電流, 并聯(lián)電阻阻值,串聯(lián)電阻阻值,單元的開氏溫度值。 =理想工作點,可證明 故又可 出: 其中, A = q/(γ , 在本文章中,根據(jù) 立 統(tǒng)模型。它由 36 個相連的單晶單元串聯(lián)而成。其在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(光照輻射度為 1000W/午,太陽光譜,單元溫度為 25。 C)下的測量的銘牌相關(guān)參數(shù)如表 1 所示。 其他的參數(shù)的值如下 圖 4 表 1: B. 在這里我們可以推斷,從連續(xù)模型的等效電路(圖 2( b))中,可以得到下列等式: 其中, 感阻抗,晶體管在打開狀態(tài)時候的阻抗,電池阻抗,二極管的電壓閾值。 現(xiàn)在對系列等式( 8理想工作點處進行擴展,在這里,對于每一個定義工作點的集合{ V,α , I , 這里都標(biāo)記為 q= q。 在穩(wěn)定的狀態(tài)時,有 符號 相應(yīng)參數(shù) 參數(shù)值 T 單元溫度 25. C 路電壓 路電流 大功率電流 大功率電壓 大功率 55W 路電流的溫度系數(shù) 對于理想工作點附近的小變化的系統(tǒng),可以用下面的控制圖進行表示。 圖 5 系統(tǒng)的系統(tǒng)控制框 其中 y(t)= (t) , G0(s)= . 為有理分式,并且R(0)=1, 為積分階數(shù)。 其中 如今,在 作點的搜索上已有了多種方法,其中有查表法(“ 擾動觀察法( 電導(dǎo)增值法(動態(tài)法( 等 對于 控制的主要任 務(wù)就是維持 。使得輸出功率對電壓偏導(dǎo)為零的相應(yīng)電壓值,可由電導(dǎo)增值法計算得出,為使輸出電壓改變,由于光伏系統(tǒng)為直流系統(tǒng),這里可以利用 時使用 通過電壓比較器和觸發(fā)電壓對 得到相應(yīng)的電壓,使得光伏系統(tǒng)運行在最大功率點。 3、仿真方法 利用 們可以搭建該文章所提及的系統(tǒng)模型。其仿真模板在圖 6中得以表示。 在 用等式( 1而在變流器和電池模型 中 ,應(yīng)用等式( 8 這里提倡使用一種能夠使 電路圖如圖 7所示。 圖 6 仿真系統(tǒng)的框圖 圖 7 四、控制系統(tǒng)的流程 控制系統(tǒng)的流程圖在圖 2( a)和圖 3( b)已經(jīng)展示出來。在控制電路中,直直變流電路包含一個 的電力 額定值為 60V 50A,而且 ?;貟叨O管 D 具有快速關(guān)斷的功能。在電 路的輸入端,電感線圈纏繞在鐵芯上,并帶有一定的氣隙,以此來防止可能由較大的直流電流造成的飽和。在輸出側(cè),直直變流電路連接在兩個 12V/85 制系統(tǒng)包括三大部分,分別為 節(jié)電路、比較器和 出功率運算程序電路。其中運算電路應(yīng)用 成電路來實現(xiàn)乘除的信號運算。為了保證更高的精確度,可以應(yīng)用霍爾元件來提取 統(tǒng)的輸出電流。其次,在運算電路中,應(yīng)用微分器提取 統(tǒng)電壓追蹤最大功率點的電壓。此外,該控制系統(tǒng)還應(yīng)用集成電路 五、結(jié)果和相應(yīng)的討論 A.理論值 基于博得方法采用頻率合成法獲得的 制器的增益和積分常數(shù)分別為 T=9]. 在 路中, L=1 并選擇輸入電容 C=16]想的 所示 表 2 在不同的光照和溫度下的輸出電壓 λ( W/ T(K)的值 ) ) λ =100 T = =1000 T = =1000 T = =100 T = 中,轉(zhuǎn)換頻率為 15 在這里我們應(yīng)用仿真來展示系統(tǒng)對不同的溫度和光照輻射度劇烈變化的響應(yīng)。為達到以上目的,光照輻射度λ和溫度 00W/且分別在 000W/如圖 8( a)和 8( b)),反之亦然。 也就是說,在 000W/00 W/ 由仿真得到的 所示。 觀察表 2 和表 3,可以明顯地看出,一方面 統(tǒng)的輸出功率和輸出電壓的平均值與 一方面,由仿真得到的數(shù)據(jù)與 C 語言程序得到的數(shù)據(jù)幾近吻合。 于直直換流器切換工作的影響,數(shù)據(jù)會在理想值的上下振蕩。 表 3 在不同的光照和溫度下的輸出電壓 λ( W/ T(K)的值 ) ) λ =100 T = =1000 T = =1000 T = =100 T = C.實驗結(jié)果 在仿真的基礎(chǔ)上,現(xiàn)應(yīng)用上述方法進行實驗。實驗電路包路 體管,快速切換的二極管,單電感的 沒有測量光照輻射度的情況下,為了履行 經(jīng)驗,我們進行了如下的試驗: 在黑屋中(沒有風(fēng)以及日光),用燈炮型號為 250V 陣列提供給定的光照(λ I)以及溫度 (285K)。在這種情況下(λ I 和認(rèn)為是不變的),經(jīng)測量可得,一方面開路電壓 =)短路電流 變換負(fù)荷的情況下我們也可以得到一系列不同的輸出電壓和輸出電流。測量的結(jié)果可以用來繪制 而得到在光照強度為λ I 最佳的工作點“ 如圖 10所示) 首先,我們將直直變流器的輸入與 輸出與電池相連。其后,使用 出信號 門極。 蹤器使得工作點為理想工作點。 實驗結(jié)果展示在圖 10,圖 11( a),圖 11( b)和圖 12中。在光照強度為λ用 統(tǒng)的理想輸出電壓和理想輸出功率的響應(yīng)在 為: 2V 測得的響應(yīng)電流為 應(yīng)用 們得到了最大功率電壓 (圖 11( a) ) 最大功率電流 9 11( b) )的理想工作點。所以, 最大的輸出功率響應(yīng)為 這些結(jié)果表示在 出電壓,輸出電流分別提高 , 4% , 。 六 結(jié)論 中包括,由控制系統(tǒng)驅(qū)動的、連接在 提取 且現(xiàn)在已經(jīng)有人開發(fā)出了低能耗的 制系統(tǒng)中,變流電路為 節(jié)器控制占空比。對于 系數(shù) 通過基于博德方法的頻率合成法而整定。 對于一個給定的溫度 T 和光照輻射度λ,我們可以計算出相應(yīng)的 實驗和仿真結(jié)果表示了該推薦方法可以在給定的溫度 T 和光照輻射度λ下追蹤最大功率 P。 圖 8 溫度 T(光照輻射度 圖 9 溫度 T(光照輻射度 圖 10 在給定的溫度 輻射度λ V 特性
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光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計帶任務(wù)書+開題報告+外文翻譯】,發(fā)電,系統(tǒng),監(jiān)控,裝置,設(shè)計,獨家,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯
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