趙民外文翻譯

1、理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文資料翻譯專 業(yè)： 電氣工程及自動化 姓 名： 趙民 學(xué) 號： 10L0851276 外文出處： India Conference (INDICON) (用外文寫) 2011 Annual IEEE 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日附件1：外文資料翻譯譯文基于單片機(jī)對太陽能光伏組件MPPT算法的實(shí)現(xiàn)摘要：最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法廣泛應(yīng)用于控制技術(shù),改變電氣裝置的工作點(diǎn)使太陽能電池方陣運(yùn)行在最大功率點(diǎn)。由于太陽能電池具有非線性的I-V 特性，以至于PV模塊的效率非常低，而且輸出功率取決于太陽輻照度和方陣表面溫度。另外，由于

2、不匹配的能源和負(fù)載，損失了一大部分功率。因此，為了使太陽能電池方陣獲取最大的輸出功率，設(shè)計(jì)了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。本文是關(guān)于一種新型的成本效益和效率，基于單片機(jī)系統(tǒng)的MPPT太陽能光伏系統(tǒng)，以確保最大功率點(diǎn)運(yùn)行在所有瞬息萬變的環(huán)境條件。所提出的控制器方案，在其最大可能值采用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)升壓器的輸出功率，同時(shí)控制電池的充電過程。參數(shù)提取，模型評估和升壓轉(zhuǎn)換器的分析證明要使用MATLAB/ Simulink模型。關(guān)鍵詞：MPPT算法，光伏組件，單片機(jī)，PWM技術(shù)，升壓轉(zhuǎn)換器。1.引言可再生能源特別是太陽能光伏發(fā)電被認(rèn)為是重要的未來替代能源,因?yàn)樵谔柲茈姵睾凸β史矫?，有關(guān)電子變流技術(shù)以降低成本和提

3、高系統(tǒng)效率的大量研究，使太陽能光伏發(fā)電極具重要性。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有兩個(gè)內(nèi)在的主要問題。第一種是低轉(zhuǎn)化效率（1016的效率，對市售非晶硅太陽能電池），第二是存在高度非線性的I-V特性。由于太陽能電池的特性依賴溫度和太陽輻射水平，使問題變得更糟糕1。進(jìn)一步，由于太陽能電池工作點(diǎn)和最大功率點(diǎn)之間的不匹配，使得太陽能電池的功率不能被充分轉(zhuǎn)換利用2。為了獲得最大的能源，光伏發(fā)電系統(tǒng)必須能夠隨輻照度和溫度變化來跟蹤太陽能電池板唯一的最大功率點(diǎn)。一個(gè)MPPT是一種電源電子的DC / DC轉(zhuǎn)換器插入光伏組件和負(fù)載之間實(shí)現(xiàn)最佳匹配。通過使用智能算法，它確保了光伏組件始終工作在其最大功率點(diǎn)。幾個(gè)MPPT算法已

4、出現(xiàn)在不同的文獻(xiàn)中像擾動觀察法、增量電導(dǎo)法、恒定電壓法、恒定電流法和模糊算法3。這些技術(shù)區(qū)別在許多方面，如復(fù)雜性，收斂速度，硬件實(shí)現(xiàn)，傳感器需要，成本，有效性范圍和需要的參數(shù)。不同的轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)像降壓，升壓，降壓 - 升壓和CUK轉(zhuǎn)換器實(shí)施MPPT的設(shè)計(jì)。升壓轉(zhuǎn)換器能以最高的效率跟蹤MPP和可用于大范圍的輸入電壓工作2。在本文中升壓轉(zhuǎn)換器的占空比是由PWM信號控制的，從單片機(jī)實(shí)現(xiàn)增量電導(dǎo)算法。在MATLAB/ Simulink軟件中實(shí)現(xiàn)該模型，控制技術(shù)進(jìn)一步為硬件的實(shí)施提高了效率。2. MATLAB建模和驗(yàn)證太陽能電池用MATLAB對一個(gè)簡單的模型進(jìn)行建模和模擬。簡單的光伏電池是由代表相關(guān)的

5、電流源（ISC）反并聯(lián)有二極管由電流Id和一個(gè)串聯(lián)電阻中的電流來驅(qū)動通過半導(dǎo)體材料，金屬網(wǎng)格，接觸路徑和集流總線4,5。二極管的存在確定了太陽能電池的輸出VI特性。并聯(lián)電阻值很大，通過并聯(lián)內(nèi)在裝置的漏電流很小，所以其影響非常小，并可以忽略不計(jì)不同算法被用于跟蹤最大功率點(diǎn)5,6。其中太陽能電池特性方程主要有： (1) (2) (3) (4) (5) (6)圖1：MATLAB仿真電路 光伏模塊選擇MATLAB仿真由36個(gè)系列和多晶硅太陽能電池提供了135 w的額定功率。表一給出了電氣規(guī)范中所必需的電池/組件建模：序號電氣規(guī)格1最大功率電壓17.8V2最大功率電流7.58V3開路電壓22.3V4短路

6、電流8.22A3. MPPT算法和升壓轉(zhuǎn)換器MPPT通過不斷跟蹤變化的最大功率操作點(diǎn)來優(yōu)化太陽能電池的功率輸出，并調(diào)整所述太陽能電池板的工作電壓。不同算法被用于跟蹤最大功率點(diǎn)3,4。本文增量電導(dǎo)基于算法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗子跀?shù)字實(shí)現(xiàn)，快速響應(yīng)和有效性。增量電導(dǎo)算法是基于光伏發(fā)電分布式電壓和最大功率點(diǎn)P-V曲線斜率為零的條件。從太陽能光伏電池板的輸出功率為：P = VI（其中P表示組件功率，V表示模塊電壓和I表示模塊的電流）。圖2表示模擬電路的升壓轉(zhuǎn)換器，它是通過有單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號來控制基本元件的選擇。圖3表示未遮蔽的太陽能光伏模塊，通過Algo的輔助給出了IMPP和VMPP：如圖4所示，框圖給

7、出了太陽能光伏發(fā)電模型完整的模擬標(biāo)記：4.完整的MPPT仿真模型如圖4利用MATLAB設(shè)計(jì)MPPT模型。光伏陣列被作為電流和電壓源，用于不同的測量。第一塊是SSL太陽能光伏組件，在規(guī)定的溫度和輻照條件下，用于測量面板理論的最大功率?？刂泼姘宓某绦虮粚懭爰呻娐稭PPT的Algo塊。這一塊是用于分析最大功率，可以采用合適的算法從面板中提取。對于目前的工作增量電導(dǎo)算法用于從陣列中提取最大功率。IMPP和VMPP是升壓轉(zhuǎn)換器的輸入?yún)?shù)。通過占空比的變化來控制輸出電壓是必須的。手動開關(guān)被用于太陽能電池板和負(fù)載。從太陽能電池板理論最大負(fù)載功率圖中，可以看出太陽能電流值和負(fù)載電流值，功率可以從面板下直接耦

8、合輸出，并可以使用MPPT提取最大功率。太陽能面板最大輸出功率由MPPT提供。升壓轉(zhuǎn)換器將會增加輸入直流電壓的水平。5.仿真結(jié)果與討論在表1所示的數(shù)字模擬數(shù)據(jù)給出了光伏面板由于MPPT增加的功率。理論最大能量1170.45瓦，MPPT能量1076.81瓦，傳送到負(fù)載的能量1022.96瓦，所以在沒有MPPT的情況下一天會損失53.58的能量。如果在陰天，損失還會增加。能量模擬數(shù)據(jù)（W）理論最大能量1170.45MPPT能量1076.81傳到負(fù)載能量1022.96損失能量53.58A. 高頻率升壓轉(zhuǎn)換器：設(shè)計(jì)升壓轉(zhuǎn)換器工作在高頻率（31千赫）通過來自單片機(jī)PWM信號來控制。占空比由單片機(jī)根據(jù)溫度

9、和日照水平而改變。單片機(jī)嘗試最大限度地從太陽能電池板的輸出瓦特控制所述升壓比以保持太陽能電池板始終工作在其最大功率點(diǎn)。B.單片機(jī)：通過A/D端口讀出太陽能電池板的電壓和電流，由單片機(jī)控制和計(jì)算出所產(chǎn)生的太陽瓦特。它還以相同的方式計(jì)算負(fù)載側(cè)的電壓和電流，并且發(fā)送相應(yīng)的控制信號到轉(zhuǎn)換器，以此來控制占空比的增加，相應(yīng)地減少或關(guān)閉轉(zhuǎn)換器。C.電壓和電流傳感器：PV陣列的電壓和電流信號是通過電壓電流感測電路來檢測的。充當(dāng)傳感電路傳感器，轉(zhuǎn)換電流讀數(shù)為電壓信號使單片機(jī)可以理解和處理這些信息執(zhí)行PWMs.使用一個(gè)簡單的分壓器網(wǎng)絡(luò)傳感器來檢測電壓和霍爾效應(yīng)的線性電流。D.電源：用于單片機(jī)和其他外圍設(shè)備的電源通

10、過合適的調(diào)節(jié)器取自太陽能電池本身。6.結(jié)論 MPPT算法實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)操作連續(xù)導(dǎo)電模式下,使用增量電導(dǎo)法來控制單片機(jī)的PWM信號轉(zhuǎn)換器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有92%這樣好的轉(zhuǎn)換效率。即使很小的改進(jìn)效率可能帶來大的儲存,如果系統(tǒng)是電網(wǎng)接地連接系統(tǒng)。設(shè)計(jì)智能MPPT系統(tǒng)從而極大地提高了太陽能光伏的輸出功率。觀察和分析溫度變化的影響，太陽輻射輸出功率來設(shè)計(jì)MPPT。通過最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)，將溫度和太陽輻射的變化對太陽能電池板傳送功率的影響降到最低。根據(jù)實(shí)際的天氣條件，光伏發(fā)電系統(tǒng)的每個(gè)部分的建模模擬在MATLAB中給出了該系統(tǒng)的可行性。被選擇使用的中等復(fù)雜的等效電路的太陽能電池模型的模擬

11、，發(fā)現(xiàn)是與PV模型良好的匹配。從仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在多變的天氣條件和寒冷的地方，使用MPPT系統(tǒng)，我們可以更有效的從太陽能面板中提取功率。參考文獻(xiàn)：1 Geoff Walker “Evaluating MPPT Converter topologies using aMATLAB PV module,” Journal of Electrical & Electronics Engg Australia; Volume 21, Issue1:2001; 49-552 Roberto faranda, Sonia Leva “Energy comparison of MPPT techniquesfor PV system,” WEASTransction on Power Systems, ISSN: 1790-5060,Issue6, Volume3, June 20083 Messenger, Roger& Jerry Ventre, “Photovoltaic systems Engg”, 2ndEdition, CRC press, 200545 N.Mohan, TM.Undeland, and WP.Robbins,“Power Electronics-Convert