光伏最大功率点跟踪系统DCDC变换器的设计文献综述

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1、文献综述光伏最大功率点跟踪系统DC/DC变换器的设计1前言部分随着经济全球化工业经济的迅猛发展，能源问题已成为人类需要迫切解决的问题，所以大力发展新的可替代能源已成为当务之急。又由于我国人口众多，人均能源严重不足，能源问题更为紧迫。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性及长寿性等很多其它常规能源所没有的优点，也就是说太阳能如果用于光伏发电也具有这样的优点。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，太阳能的

2、利用受到了许多国家的重视，大家正在竞相地开发各种各样的光电新技术和光电新型材料，来扩大太阳能利用的应用领域。无论从发电、取暖、供水还是到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入使用阶段[1]。在此中间很关键的一部分是DC/DC变换器，DC/DC变换器是将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应地用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果[2]。所以利用此性能把他运用到光伏最大功率点跟踪

3、系统上，用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。因为直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。虽然光伏发电具有以上的优势，但是在实际的应用中还存在很多问题。在光伏发电存在着一个主要缺点就是太阳能电池阵列的光电转换效率太低。为了解决这个问题，就要实时调整光伏电池的工作点，进行最大功率点跟踪(MPPT)，使之始终工作在最大功率点附近。而目前，光伏系统的最大功率点跟踪问题已成为学术界研究的热点[3]。由于太阳能电池最大功率点对应的电压也随环境温度的变化而变化，

4、又随着微电子技术和电力电子技术的发展和微电子器件的大幅度降价，先前的CVT控制方式已经显得不是很经济，最大功率点跟踪MPPT（MaximumPowerPointTracking）技术可以使系统在任何温度和日照条件下都能跟踪太阳能电池的最大功率，显示了其技术的优势。2主题部分上个世纪的70年代，由于两次石油危机的影响，光伏发电在发达国家受到高度的重视，并且发展较快。随着全球的自然资源过度开发与消耗，环境的污染和破坏，在1992年联合国召开了环境与发展“世界首脑会议”，通过了《里约宣言》和《21世纪议程》，走可持续

5、发展道路成为了各国长期共同的发展战略，发展新能源已成为非常紧迫的任务，所以光伏发电更受到各国政府的重视[4]。由于目前光伏电池板的转换效率比较低,价格也比较高，为了降低系统的造价和有效地利用太阳能,所以对光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。光伏发电系统最大功率点跟踪其光伏电池输出最大功率因受到外界条件影响,而产生变化时进行的实时准确的跟踪。影响最大功率点的主要因素是光强和温度等因素。当外界因素发生变化时,就必须利用光伏发电最大功率跟踪实时跟踪光伏方阵的最大功率点电压,来使得光伏方阵能以最大的功率输出。在光伏系

6、统中通常希望从方阵中获得最大的能量输出。此就要求光伏方阵在任一时刻都工作于一个最大功率点上。但由于系统的最大功率点随着光照强度和环境温度的改变而改变，所以必须有最大功率跟踪器对系统的功率输出进行跟踪。因为在实际应用中光照强度和温结条件会不断发生变化，而光伏电池的工作点也会不断地在各个曲线之间转移，最大功率点就会不断变化位置。最大功率点跟踪控制具体到P-V特性曲线上，就是使得光伏电池电压始终处于Vm附近。光伏系统中的最爱功率点跟踪控制的方法很多，在许多文献中[5~7]都有相关讨论，使用不同的控制方法在其复杂程度及

7、效果上是有很大差异的，目前一般情况下常用的方法是电压反馈法、干扰观察法（P&O）和电导增量法（INC）[8]。而对于DCDC变换器的发展经历了很大一个过程。八十年代末，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，大幅度提高开关电源的工作频率做起，虽然大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加[9]。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式很多，然而从工程实用角度仅有两

8、项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。目前，美国几家高级DC/DC制造商已经在高功率密度的DC/DC中使用了小型微处理器的技术。首先它可以取代很多模拟电路，减少模拟元件的数量，同时它可以取代窗口比较器、检测器、锁存器等完成电源的起动、过压保护、欠压锁定、过流保护、短路保护及过热保护等功能。又由于