摘要-34-第1章緒論1.1課題研究背景近年來(lái)，由于石油和天然氣短缺、燃料價(jià)格上漲以及全球人口和工業(yè)化的持續(xù)增長(zhǎng)使得對(duì)于能源需求不斷擴(kuò)大，不可再生能源已經(jīng)不足以滿足人類快速發(fā)展的需求，因此針對(duì)能源的供應(yīng)問(wèn)題受到廣泛討論[1]，這種背景下使得新能源的開發(fā)和利用成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究問(wèn)題[2,3]。常見的新能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮芤约八艿?，其中，相比較于其他能源，由于圍繞太陽(yáng)能的光伏發(fā)電在生活中得到了廣泛的應(yīng)用和普及[4]令太陽(yáng)能成為現(xiàn)今研究比較熱門的一個(gè)方向。太陽(yáng)能作為一種環(huán)境友好型的可再生能源具有許多優(yōu)勢(shì)，例如：容易獲得、無(wú)需考慮燃料成本以及較少的維護(hù)需求等[5]。光伏電池作為作為接收太陽(yáng)能的唯一器材扮演著十分重要的角色，尤其是在未來(lái)智慧和綠色電源中將發(fā)揮不可替代的作用。目前，獨(dú)立光伏系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)村莊以及城市和農(nóng)村社區(qū)的抽水以及照明解決方案中受到廣泛歡迎。并且，在擁有大量太陽(yáng)輻射的發(fā)達(dá)地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)亦作為一種有效的盈利途徑[6]。然而，光伏發(fā)電作為可再生能源的有效利用方式之一，其存在固有的輸出功率波動(dòng)特點(diǎn)，且易受自然環(huán)境（例如：光照輻射強(qiáng)度，溫度）的影響而存在不可控性，在不同的控制方式下對(duì)外輸出特性呈現(xiàn)電流源和電壓源兩種特性。當(dāng)其對(duì)外輸出呈電流源特性時(shí)，為了穩(wěn)定公共直流母線電壓的穩(wěn)定，往往需要通過(guò)儲(chǔ)能單元使母線電壓收斂至參考值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀光伏面板或太陽(yáng)能面板是產(chǎn)生電能的關(guān)鍵要素，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電量在很大程度上取決于溫度和輻射，其中輻射水平對(duì)太陽(yáng)能電池板的最大功率有顯著影響[7]。值得注意的是，光伏面板提供的功率大小除了受限于外界自然因素外，還取決于制造光伏面板所使用的材料特性，然而，無(wú)論是自然因素還是材料特性對(duì)于用戶而言均是不可控條件，為了充分發(fā)揮光伏系統(tǒng)的能源利用率，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)光伏電池通過(guò)接入Boost電力電子變換器來(lái)提高光伏利用率。在不同的光照輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，光伏單元應(yīng)該能夠以接近或處于太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)（maximumpowerpoint,MPP）連續(xù)運(yùn)行，以保證可以對(duì)外輸出最大功率水平，目前，對(duì)于最大功率點(diǎn)跟蹤（maximumpowerpointtracking,MPPT）的控制方法已經(jīng)有眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了多種研究，并利用優(yōu)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)[8-10]。為了能夠讓光伏單元保持最大功率輸出，MPPT控制方法用于通過(guò)太陽(yáng)能光伏面板提取極限功率并將功率傳輸?shù)竭B接的負(fù)荷單元。通過(guò)使用Boost變換器可以將最大功率從太陽(yáng)能電池模塊轉(zhuǎn)移到連接的負(fù)載。但是，并非在所有條件下對(duì)于Boost變換器均采用MPPT控制，當(dāng)負(fù)載側(cè)對(duì)功率需求較低時(shí)，即：所需功率較小時(shí)，此時(shí)為了維持負(fù)載端口電壓的穩(wěn)定需要對(duì)Boost變換器采用恒壓控制（constantvoltagecontrol，CVC）。儲(chǔ)能單元所具有的種類眾多，但是總的來(lái)說(shuō)，可以將儲(chǔ)能的種類按照能量密度和功率密度特性劃分為兩類。其中，能量密度的典型代表為蓄電池，功率密度的典型代表為超級(jí)電容（亦或稱為法拉第電容）。具有高能量密度的蓄電池可以長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，而具有高功率密度的超級(jí)電容往往工作于瞬時(shí)的釋能或吸收能量的狀態(tài)。因此，光伏發(fā)電往往需要和蓄電池組成系統(tǒng)，從而保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。此外，為了實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)行，除了需要考慮Boost變換器和蓄電池接口Buck/Boost變換器的控制方法外，還需要對(duì)其自身進(jìn)行穩(wěn)定性分析。目前，針對(duì)小范圍擾動(dòng)問(wèn)題，對(duì)于電力電子變換器自身的穩(wěn)定性主要利用小信號(hào)分析方法進(jìn)行分析，基本原理是根據(jù)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的擾動(dòng)來(lái)考慮的，是基于系統(tǒng)小信號(hào)模型的阻抗分析方法[11-15]。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容和意義論文針對(duì)光伏發(fā)電控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容和意義如下：（1）為了能夠使光伏發(fā)電單元可靠高效運(yùn)行，提高系統(tǒng)工作效率，對(duì)光伏接口Boost變換器的控制方法進(jìn)行研究，包括最大功率點(diǎn)跟蹤控制和恒壓輸出控制兩方面。為了獲得對(duì)Boost變換器較好的控制精度，使其穩(wěn)定工作，利用狀態(tài)空間法對(duì)其進(jìn)行小信號(hào)數(shù)學(xué)建模，進(jìn)而對(duì)控制器進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)；（2）為了減少光伏發(fā)電在出力過(guò)程中的功率波動(dòng)，同時(shí)為了穩(wěn)定公共直流母線電壓的穩(wěn)定，需要利用具有高能量密度的蓄電池與光伏發(fā)電組成系統(tǒng)共同保證電能質(zhì)量，對(duì)蓄電池接口Buck/Boost變換器的控制方法進(jìn)行研究；（3）對(duì)于光伏發(fā)電、蓄電池以及由二者組成的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，利用MATLAB/Simulink搭建了仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明了論文設(shè)計(jì)的可行性。1.4本章小結(jié)本章主要介紹了課題研究的背景，在此基礎(chǔ)上闡述了論文的研究?jī)?nèi)容和研究意義，為下文針對(duì)光伏接口Boost變換器以及蓄電池接口Buck/Boost變換器的具體設(shè)計(jì)提供了背景支持。公共直流母線下的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第2章光伏Boost變換器及其控制方法本章以光伏發(fā)電系統(tǒng)為立足點(diǎn)，對(duì)光伏電池的數(shù)學(xué)模型和Boost變換器的兩種控制方法進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模并進(jìn)一步進(jìn)行了相關(guān)補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)。2.1光伏單元模型2.1.1光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型目前，利用太陽(yáng)能自然資源進(jìn)行發(fā)電的方式有很多，其中，較為典型的是發(fā)電方式包括太陽(yáng)能熱發(fā)電以及太陽(yáng)能光伏發(fā)電這兩類，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電也被稱為光伏電池發(fā)電，下面進(jìn)行相關(guān)解釋。太陽(yáng)能熱發(fā)電的工作原理是利用水資源或者其他裝置將所接收的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為電能，具體的轉(zhuǎn)換過(guò)程包括兩個(gè)步驟，第一步是先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，第二步再將熱能轉(zhuǎn)化成電能。對(duì)于能量的轉(zhuǎn)化方式，同樣包含有兩種：第一種轉(zhuǎn)化方式是將接收到的太陽(yáng)熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，對(duì)于這種轉(zhuǎn)換方式又包括磁流體發(fā)電、半導(dǎo)體或者金屬材料的溫差發(fā)電以及利用堿金屬的熱電轉(zhuǎn)換等方式；另一種轉(zhuǎn)換方式是將太陽(yáng)熱通過(guò)熱機(jī)帶動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，此方式與常規(guī)熱力發(fā)電最大的不同之處在于其接收熱能的源頭來(lái)自太陽(yáng)能。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的工作原理是指不需要通過(guò)熱過(guò)程而能夠直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式，這種轉(zhuǎn)換方式具有多種實(shí)現(xiàn)方法，較為常見的有光伏發(fā)電以及光生物發(fā)電等。其中，光伏發(fā)電是利用自然光源以及半導(dǎo)體器件來(lái)吸收來(lái)自太陽(yáng)的光輻射能，然后利用電力電子變換技術(shù)將其進(jìn)而轉(zhuǎn)換成電能。在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池，目前得到實(shí)際應(yīng)用的是光伏電池。光伏模塊通過(guò)串、并聯(lián)組成光伏陣列，當(dāng)忽略光伏電池模塊見的連接電阻并且假設(shè)他們具有理想的一致性，則等效電路圖如2.1所示，圖中，NS和NP分別光伏單元內(nèi)串聯(lián)和并聯(lián)的光伏電池?cái)?shù)目。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC1單二極管模型光伏陣列等效電路根據(jù)圖2.1所示的單二極管模型光伏陣列等效電路，可以得到光伏單元的端口輸出電壓和輸出電流的函數(shù)關(guān)系如式2-1所示：(2-1)其中：Iph為光生電流，其大小受到溫度和光照條件的影響；Is為二極管飽和電流；q為電子電量常量，其數(shù)值是1.602×10-19C；k為玻爾茲曼常量，大小是1.381×10-23J/K；T為光伏電池工作絕對(duì)溫度，T=t+273；RS為串聯(lián)電阻模擬內(nèi)部損耗；Rsh為并聯(lián)電阻模擬內(nèi)部損耗；A為二極管的擬合系數(shù)，單二極管是一個(gè)變量。2.1.2光伏Boost變換器拓?fù)渑c工作原理DC-DC變換器可用作開關(guān)模式調(diào)節(jié)器，以將未調(diào)節(jié)的直流電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的直流輸出電壓。通常通過(guò)固定頻率的PWM來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，并且功率開關(guān)器件通常是BJT、MOSFET或IGBT。開關(guān)穩(wěn)壓器亦可被稱為開關(guān)電源，按照其實(shí)現(xiàn)的功能主要可以分為三種拓?fù)洌謩e是降壓變換器（Buck）、升壓變換器（Boost）以及降壓-升壓變換器（Buck/Boost）。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC2Boost變換器拓?fù)淇紤]到本文所研究光伏發(fā)電系統(tǒng)其端口電壓較低，其能量只需從低壓側(cè)流向高壓側(cè)，因此采用Boost變換器作為接口電力電子變換器。圖2.2所示為Boost變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要包括一個(gè)直流輸入電壓源E（作為輸入電壓源）、功率電感L、功率開關(guān)管V、續(xù)流二極管VD、直流輸出的濾波電容C和負(fù)荷R組成。在確保電感L和電容C足夠大的情況下，即Boost變換器以連續(xù)電流模式運(yùn)行時(shí)，其工作狀態(tài)根據(jù)功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷具有兩種工作狀態(tài)：（1）在開關(guān)管V導(dǎo)通期間：直流電源E向電感L充電，電流i1恒定，輸出電容C向負(fù)載R供電，直流輸出電壓uo保持恒定。（2）在開關(guān)管V關(guān)斷期間：直流側(cè)輸入電源E與功率電感L同時(shí)給輸出電容側(cè)C充電，并向給負(fù)載R提供能量以維持其正常工作，此時(shí)，輸入電壓E和電感的兩端電壓uL的總和即為負(fù)載電壓。令V的導(dǎo)通時(shí)間為ton，電感電流連續(xù)，則在V導(dǎo)通時(shí)L所存儲(chǔ)的能量為EI1ton，令V的關(guān)斷時(shí)間為toff，則在V關(guān)斷時(shí)L所釋放的能量為(Uo-E)I1toff。當(dāng)Boost變換器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)開關(guān)周期T中功率電感所積蓄的能量與釋放的能量相等，即電感元件需要滿足伏秒平衡原則：EI1ton=(Uo-E)I1toff(2-2)將式2-2化簡(jiǎn)可以得到：Uo=(ton+toff)E/toff=TE/toff(2-3)由式2-3可得：因?yàn)門/toff始終大于1，所以Boost變換器可以起到升壓的功能。2.2光伏Boost變換器控制方法2.2.1最大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）圖2.3所示為典型的光伏電池電壓、電流輸出特性曲線，從圖中可以得到：太陽(yáng)能電池陣列的端口電壓與端口輸出電流是非線性的，這使得確定最大功率點(diǎn)變得困難。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC3光伏電池輸出特性曲線圖2.4和圖2.5給出了固定水平的太陽(yáng)輻射和溫度下的特征I-V和P-V曲線。顯示了在各種光照強(qiáng)度（0.2kW/m2、0.6kW/m2和1kW/m2）但溫度固定（25°C）時(shí)的I-V和P-V輸出特性曲線?？梢钥闯?，I-V曲線的特征表明曲線中有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)是電流源區(qū)域，另一個(gè)是電壓源區(qū)域。在電壓源區(qū)域（在曲線的右側(cè)），內(nèi)部阻抗較低；在電流源區(qū)域（在曲線的左側(cè)），阻抗較高。當(dāng)保持端口電壓一致時(shí)，若光照輻射強(qiáng)度越高，則其端口輸出電流越大，與之相對(duì)應(yīng)的輸出功率也越大。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC4固定溫度下的特性曲線圖2.SEQ圖2.\*ARABIC5固定光照強(qiáng)度下的特性曲線光照強(qiáng)度和溫度在預(yù)測(cè)I-V特性方面起著重要作用，在設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)時(shí)必須考慮這兩個(gè)因素的影響。光照強(qiáng)度會(huì)影響輸出，而溫度主要會(huì)影響端口電壓。圖2.5所示為固定光照輻射照度（1kW/m2）、不同溫度下（10°C、25°C和40°C）的光伏單元的I-V和P-V特性曲線。從I-V特性曲線中，能夠觀察到當(dāng)光照輻射強(qiáng)度下固定時(shí)，光伏單元的端口電壓隨著溫度的升高反而降低。因此，對(duì)于在光伏電池的非線性輸出特性中如何尋求最大功率點(diǎn)并保持顯得至關(guān)重要，與非MPPT系統(tǒng)相比，MPPT將太陽(yáng)能輸出效率提高了30％左右或更多[16]。目前，較為常見的MPPT的控制方法主要有：恒壓控制法、模糊控制法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及擾動(dòng)觀測(cè)法（P&O）等，其中，P&O法因控制簡(jiǎn)單而受到廣泛應(yīng)用，本文亦采用P&O法進(jìn)行MPPT的控制。圖2.6所示為P&O法的控制框圖，其原理為：每隔一個(gè)采樣周期性對(duì)光伏單元施加一個(gè)小的擾動(dòng)量，然后根據(jù)采樣光伏電池的端口電壓和輸出電流得輸出功率的變化方向，根據(jù)采樣前后的功率差值的正負(fù)進(jìn)而決定下一步的控制信號(hào)。如果輸出功率差值為正值，則現(xiàn)在的控制繼續(xù)朝著相同的方向改變工作電壓，反之，則朝著相反的方向進(jìn)行改變。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC6P&O法控制流程圖2.2.2輸出恒壓控制（CVC）為了保證最大程度利用光伏這種可再生能源，在絕大數(shù)情況下對(duì)光伏單元的Boost變換器均采用MPPT控制，然后，當(dāng)光伏單元向負(fù)載輸出的功率過(guò)剩時(shí)，為了維持負(fù)載的端口電壓穩(wěn)定，避免其升高，此時(shí)需要對(duì)Boost變換器進(jìn)行CVC控制。圖2.7所示為CVC的控制框圖，從圖中可以看出：CVC控制采用電壓外環(huán)、電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，其中，電壓外環(huán)維持輸出電壓的穩(wěn)定，電流內(nèi)環(huán)使得系統(tǒng)具有較好的響應(yīng)速度。具體控制原理為：Boost變換器的輸出電壓瞬時(shí)值與所設(shè)定的輸出電壓參考值進(jìn)行差值后利用PID控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)從而得到電流內(nèi)環(huán)參考值，然后將電流內(nèi)環(huán)參考值再與瞬時(shí)采樣的電感電流值進(jìn)行比較，比較輸出通過(guò)電流內(nèi)環(huán)的PID控制器調(diào)節(jié)后生成PWM控制信號(hào)控制功率開關(guān)管的。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC7CVC控制框圖2.2.3Boost變換器數(shù)學(xué)建模令Boost變換器功率開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間為T，控制開關(guān)管的占空比為D(0<D<1)，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為[t，t+DT]，其關(guān)斷時(shí)間為[t+DT，T]，以圖2.2所示的Boost變換器為研究對(duì)象，下面開始對(duì)其進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)建模。（1）在V導(dǎo)通期間，光伏電池給功率電感L儲(chǔ)存能量，輸出電容C向負(fù)載R提供能量，根據(jù)KVL和KCL定理，此時(shí)滿足狀態(tài)方程：(2-4)式中，uL(on)為開關(guān)管導(dǎo)通期的電感元件端電壓，io為輸出側(cè)的負(fù)載電流，ic(on)為流經(jīng)輸出電容的電流。（2）在V關(guān)斷期間，光伏電池和電感L同時(shí)向輸出電容C和負(fù)載R供電，此時(shí)滿足狀態(tài)方程：(2-5)式中，uL(off)為導(dǎo)通期間的電感兩端電壓。根據(jù)式(2-4)和式(2-5)可以得到，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感元件的端電壓uL與流經(jīng)電容元件的電流ic的平均值分別為：(2-6)(2-7)將式(2-4)、(2-5)分別代入式(2-6)、式(2-7)可得：(2-8)(2-9)根據(jù)電感元件的伏秒平衡原理和電容元件的安秒平衡原理，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感電壓和電容電流平均值為0，因此可從式(2-8)和式(2-9)可得Boost變換器的穩(wěn)態(tài)方程為：(2-10)對(duì)各變量加入小信號(hào)擾動(dòng)，擾動(dòng)方程為：(2-10)(2-11)(2-12)(2-13)聯(lián)立上式進(jìn)行s域變換可得：(2-14)(2-15)(2-16)(2-17)聯(lián)立上述的擾動(dòng)方程和s域變換方程，可以得到輸入直流電壓到輸出側(cè)直流電壓的傳遞函數(shù)Gbp(s)以及占空比D到輸出電壓的傳遞函數(shù)Gvd(s)分別為：(2-18)(2-19)令光伏接口Boost變換器以電感電流連續(xù)狀態(tài)運(yùn)行，可以得到Boost變換器的主電路參數(shù)計(jì)算如下所示：Boost變換器升壓電感L:(2-20)式中T為開關(guān)周期，本文取開關(guān)頻率為75kHz；η為電感電流紋系數(shù)，取0.2～0.4；輸出電壓參考值Uo_ref=100V；光伏輸出最大功率Pmax=200W；經(jīng)計(jì)算可得L的值為250μH。Boost變換器輸出側(cè)電容C：(2-21)式中為輸出電壓的紋波系數(shù)，取1%，經(jīng)計(jì)算可得C為150μF，為了留有裕量最終選擇C=200μF。將式2-20和式2-21所得數(shù)值代入式2-19，可以得到占空比到輸出電壓的小信號(hào)傳遞函數(shù)為：(2-22)圖2.SEQ圖2.\*ARABIC8Boost變換器CVC模式控制框圖圖2.8所示為利用補(bǔ)償環(huán)節(jié)的CVC模式控制結(jié)構(gòu)圖，圖中H(s)表示為反饋采用的分壓電路結(jié)構(gòu)，即：(2-23)Gm(s)是PWM脈寬調(diào)制的傳遞函數(shù)，大小即為脈寬調(diào)制中的三角波峰峰值的倒數(shù)，令脈寬調(diào)制的三角波峰峰值為Vm=2U，可以得到：(2-24)綜上所述，可以得到Boost變換器的原始回路增益函數(shù)Go(s)為:(2-25)根據(jù)式2-25可以得到Boost變換器CVC模式控制的函數(shù)波特圖中如圖3.7所示，能夠看出系統(tǒng)的低頻增益基本保持不變，當(dāng)穿越頻率fc為2kHz時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的相位裕度為9°。因此，判斷開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC9CVC運(yùn)行原始回路增益函數(shù)Bode圖根據(jù)原始回路增益函數(shù)Go(s)可知傳遞函數(shù)存在右半平面的零點(diǎn)，在增益為0dB處，選擇增益交越頻率為開關(guān)頻率的1/5即fg=15kHz，采用Type-III補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路，如圖2.10所示。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC10Type-III型補(bǔ)償網(wǎng)路電路根據(jù)原始回路增益函數(shù)可知，存在相近的兩個(gè)極點(diǎn)，其頻率為即fp0=411Hz。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為Type-III(R3≥R2,C2≥C1)即有源超前滯后網(wǎng)絡(luò)，分別有兩個(gè)零點(diǎn)(fz1,fz2)三個(gè)極點(diǎn)(fp1,fp2,fp3),其中補(bǔ)償傳遞函數(shù)Gc(s)、零點(diǎn)頻率和極點(diǎn)頻率如式(3-26)、(3-27)和(3-28)所示。(2-26)零點(diǎn)頻率：(2-27)極點(diǎn)頻率：(2-28)其中設(shè)置CVC模式控制器中零點(diǎn)fz1=fz2=1/2fp0=205Hz；因?yàn)樵辑h(huán)路存在零點(diǎn)，令fp2=fp3=5fp0=2.055kHz，從而求得補(bǔ)償傳遞函數(shù)：(2-29)根據(jù)式2-29的補(bǔ)償傳遞函數(shù)，繪制如圖2.11所示的系統(tǒng)開環(huán)波特圖，從圖中可以得知，在系統(tǒng)增益交越頻率2.45kHz處，對(duì)應(yīng)的相位裕度為40°，可以看出補(bǔ)償后的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC11補(bǔ)償后的開環(huán)Bode圖2.3本章小結(jié)本章介紹了光伏接口Boost變換器的工作原理及其控制方式，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，針對(duì)開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況利用Type-III補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)穩(wěn)定工作奠定了基礎(chǔ)。公共直流母線下的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第3章蓄電池Buck/Boost變換器及其控制方法上一章介紹了光伏電池的數(shù)學(xué)模型和其接口Boost變換器的原理與相關(guān)數(shù)學(xué)建模以及補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)，本章以蓄電池及其接口Buck/Boost變換器為對(duì)象，研究蓄電池的等效模型和Buck/Boost變換器的工作原理與控制方法。3.1蓄電池單元模型3.1.1蓄電池?cái)?shù)學(xué)模型在新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要作用有：=1\*GB3①維持分布式電源輸出穩(wěn)定，對(duì)系統(tǒng)起穩(wěn)定作用；=2\*GB3②平滑功率波動(dòng)，保證對(duì)負(fù)荷的不間斷供電；=3\*GB3③與新能源分布式發(fā)電組合在一起進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行。蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中一種重要的儲(chǔ)能裝置，包含許多種類型，如鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳鎘電池等。本節(jié)主要介紹鉛酸蓄電池的工作原理及數(shù)學(xué)模型。鉛酸蓄電池是一種低壓直流供電裝置，充電過(guò)程中，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)在電池中，放電過(guò)程中，將存儲(chǔ)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。充放電過(guò)程鉛酸蓄電池正負(fù)極板上化學(xué)反應(yīng)如下式所示：(3-1)在放電過(guò)程中，正極板的PbO2、負(fù)極板的Pb和H2SO4電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如式(2-30)從做向右；在充電過(guò)程中，正極板PbSO4被氧化生成PbO2，負(fù)極板PbSO4與H2O反應(yīng)生成H2SO4。蓄電池的充、放電動(dòng)態(tài)模型有電化學(xué)模型、等效電路模型，相較于電化學(xué)模型，等效電路模型更加適合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究。考慮到系統(tǒng)仿真時(shí)的不同時(shí)間尺度、涉及模型的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)數(shù)目和計(jì)算的復(fù)雜程度，對(duì)蓄電池短期放電模型和長(zhǎng)期模型進(jìn)行介紹。（1）蓄電池短期放電模型蓄電池短期放電時(shí)，可近似認(rèn)為電解液的溫度在短期動(dòng)態(tài)仿真中是恒定，自放電反應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)也可以忽略不計(jì)。根據(jù)上述特點(diǎn)，如圖3.1可以用戴維寧等效電路模型精確的描述鉛酸蓄電池短期放電特性。而對(duì)于蓄電池的充電，由于其時(shí)間較長(zhǎng)，且電流較小，一般不對(duì)蓄電池短期充電動(dòng)態(tài)描述。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC1蓄電池短期放電等效電路模型(3-2)其中：UB表示蓄電池的端電壓(V)；IB為蓄電池放電電流(A)；Eoc表示蓄電池開路電壓(V)；Rp表示歐姆極化電阻(mΩ)，反映由內(nèi)電阻引起的電壓降；Ro為放電過(guò)電壓電阻(mΩ)，反映在雙電層內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移引起的能量損失；Co表示放電過(guò)電壓電容(F)，描述電池的雙電層的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。為雙電層效應(yīng)時(shí)間常數(shù)(s),一般小于1s。Rp、Ro、Co在短期放電過(guò)程中，可認(rèn)為溫度不變且荷電狀態(tài)也保持不變，僅受放電電流影響。（2）蓄電池長(zhǎng)期沖放電模型相較于四階動(dòng)態(tài)模型，考慮到電池充電時(shí)的自放電效應(yīng)、變化相對(duì)較慢的溫度和荷電狀態(tài)對(duì)模型參數(shù)影響，三階模型在四階動(dòng)態(tài)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化，并且能準(zhǔn)確地描述蓄電池在長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)的動(dòng)態(tài)模型，如圖3.2所示。如圖3.2可知，蓄電池三階等效模型由主反應(yīng)和副反應(yīng)兩部分組成，其中主反應(yīng)支路表示電池中發(fā)生的可逆反應(yīng)；副反應(yīng)支路表示電池自放電效應(yīng)。UB表示蓄電池的端電壓(V)；IB為蓄電池運(yùn)行電流(A)；Eoc表示蓄電池開路電壓(V)；Im為主反應(yīng)電流(A)；Igas為流過(guò)副反應(yīng)支路的析氣電流(A)；Rp表示歐姆極化電阻(mΩ)，反映由內(nèi)電阻引起的電壓降；Rd為電荷轉(zhuǎn)移電阻(mΩ)，反映活性材料的活化極化引起的電壓降；Rw為擴(kuò)散電阻(mΩ)，反映電解質(zhì)擴(kuò)散引起的濃度差極化現(xiàn)象；Cw為擴(kuò)散電容(F)，反映電池的擴(kuò)散狀態(tài)。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC2蓄電池三階動(dòng)態(tài)等效模型3.1.2蓄電池Buck/Boost變換器拓?fù)渑c工作原理同光伏單元需要通過(guò)接口Boost變換器與公共直流母線連接類似，蓄電池本身的端口電壓較低，因此也需要通過(guò)電力電子變換器與公共直流母線進(jìn)行相連。蓄電池儲(chǔ)能中的DC/DC變換器通常用于提升蓄電池組電壓，進(jìn)而減少級(jí)聯(lián)電芯的數(shù)量，使直流母線電壓足夠高，以匹配負(fù)載。此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器還可以根據(jù)需要提供隔離功能，調(diào)節(jié)直流母線電壓。大多數(shù)的應(yīng)用還要求電源雙向流動(dòng)。因此，非隔離式和隔離式雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器都符合這一類。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC3蓄電池接口Buck/Boost變換器由于蓄電池具有充電和放電兩種功能，因此，本文選擇非隔離的雙向DC/DC（Buck/Boost）變換器為拓?fù)溆糜谶B接蓄電池與直流母線，拓?fù)淙鐖D3.3所示。蓄電池接口Buck/Boost變換器的具體功能為：在放電狀態(tài)下，蓄電池工作于Boost狀態(tài)運(yùn)行向直流母線釋能，以滿足負(fù)載的正常工作；在充電狀態(tài)下，直流母線側(cè)的能量流向蓄電池，此時(shí)其工作在Buck狀態(tài)運(yùn)行。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC4Buck/Boost變換器工作狀態(tài)根據(jù)圖3.3所示，可以看出蓄電池工作在充電和放電狀態(tài)下，Buck/Boost變換器的功率流動(dòng)方向分別如圖3.4(a)、(b)、(c)和(d)所示。由圖3.4(a)和(b)可得Buck/Boost變換器工作在Bcuk狀態(tài)下的工作原理為：控制功率開關(guān)管S1的通斷，使開關(guān)管S2一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)蓄電池以充電狀運(yùn)行；由圖3.4(c)和(d)可得Buck/Boost變換器工作在Boost狀態(tài)下的工作原理為：控制S2的通斷，使S1一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)蓄電池以放電狀態(tài)運(yùn)行。3.2蓄電池Buck/Boost變換器控制方法3.2.1蓄電池充、放電方法（1）蓄電池充電方法影響蓄電池充電主要有兩方面因素，其中一個(gè)離子從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極的速度和均勻性會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能。影響電池性能的另一個(gè)因素是電極的金屬結(jié)構(gòu)。在充電過(guò)程中，充電電流在形成電池內(nèi)部電流方面起著重要作用，這將對(duì)電池性能產(chǎn)生重要影響。因此，多年來(lái)考慮化學(xué)反應(yīng)和電力電子實(shí)現(xiàn)方式提出了幾種充電方法或算法。恒流涓流充電最常見的充電方式是恒流涓流充電。涓流充電的充電速率非常低和恒定電流將被施加到電池上，充電的停止依賴于人為干預(yù)。由于涓滴充電電流的原因，通常情況下，電池的人工管理或與一個(gè)非常簡(jiǎn)單的BMS。恒流涓流充電的優(yōu)點(diǎn)是是簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和工作。但由于充電電流小，總是需要一夜之間就能給大電池組充滿電。充電率低也會(huì)導(dǎo)致潛在的樹枝狀物在電極表面生長(zhǎng)。而過(guò)充電容易發(fā)生，因?yàn)橥Ｖ钩潆姷臅r(shí)間是手動(dòng)管理。電池的整體性能會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的恒定而降低。恒流涓流充電。恒流涓流充電不適合最新的鋰離子電池在充電時(shí)間和安全方面的應(yīng)用。②改進(jìn)的恒流充電恒流涓流充電是通過(guò)增加充電電流來(lái)改進(jìn)的。在這種情況下，充電時(shí)間縮短了，但需要額外的輔助充電控制電路來(lái)決定充電的停止。這個(gè)停止通常是由現(xiàn)在的BMS來(lái)決定的。雖然充電時(shí)間大大縮短，但大電流會(huì)使電極間的離子濃度出現(xiàn)明顯的偏差。它可能會(huì)使化學(xué)反應(yīng)過(guò)大，造成樹枝狀物、發(fā)熱和結(jié)晶形成不良等化學(xué)反應(yīng)。因此，為了提高電池在大充電電流下的性能，人們已經(jīng)進(jìn)行了各種研究和制造。目前，大多數(shù)鋰離子電池在1C、2C甚至更高的電流下充電，都可以對(duì)電池進(jìn)行充電，不會(huì)對(duì)電池造成額外的損傷。所以恒流充電特別是大電流充電由于各種應(yīng)用中對(duì)快速充電的需求，越來(lái)越流行和可行。③恒定電流/恒定電壓充電恒流/恒壓充電已成為幾種類型電池最流行的先進(jìn)充電方式之一。在恒流/恒壓充電法下，首先向電池施加恒定的電流，直到電池電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值。然后，電池的電壓被固定，而電流則被降低，直到電流達(dá)到最小值。恒流充電的過(guò)程與前面討論的相同，綜合起來(lái)看，是一種很好的對(duì)蓄電池進(jìn)行充分充電的方法。④脈沖充電這種方法是第一個(gè)通過(guò)解決電池中發(fā)生的化學(xué)過(guò)程來(lái)提高充電效率的方法。它為電池提供了長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒的脈動(dòng)電流，然后是幾毫秒的休息期。在恒流充電中，由于質(zhì)量運(yùn)輸?shù)南拗?，離子濃度逐漸積累。這將導(dǎo)致充電效率低、發(fā)熱和壽命縮短。然而，脈動(dòng)充電電流將有助于離子在電池中更均勻地?cái)U(kuò)散和分布。實(shí)現(xiàn)脈沖充電的另一種方法是在休息期間插入一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的放電脈沖。這將有助于平衡離子濃度，緩解電極表面的化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題。本文中，蓄電池采用恒定電流/恒定電壓充電方法作為蓄電池的充電控制方法。（2）蓄電池放電方法蓄電池放電方法與充電方法有相同之處，例如：恒流放電、恒壓放電以及恒功率放電等。本文中，為了維持直流母線電壓的穩(wěn)定，蓄電池采用恒壓放電作為其放電控制方法，即：電壓控制環(huán)為外環(huán)，電流控制環(huán)為內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制方法。3.2.2Buck/Boost變換器數(shù)學(xué)建模根據(jù)2.2.3節(jié)中對(duì)Boost變換器的數(shù)學(xué)建模，Buck/Boost變換器在Boost狀態(tài)下的數(shù)學(xué)建模與其相同，此處不再進(jìn)行建模的公式推導(dǎo)。同理可應(yīng)用于Buck狀態(tài)下的Buck/Boost變換器，令功率開關(guān)管的開關(guān)周期為Ts，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間為[t，t+DTs]，對(duì)應(yīng)的關(guān)斷時(shí)間為[t+DTs，Ts]，控制信號(hào)的占空比D(0<D<1)。則在Buck狀態(tài)下具體的數(shù)學(xué)建模過(guò)程如下：當(dāng)S1導(dǎo)通，S2關(guān)斷時(shí)，可得：(3-3)當(dāng)S1關(guān)斷，S2關(guān)斷，可得：(3-4)當(dāng)Buck/Boost變換器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，根據(jù)伏秒平衡原理和安秒平衡原理進(jìn)而可以得到：在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電感電壓uL和電容電流iC的平均值均為0，因此可得穩(wěn)態(tài)方程為：(3-5)與Boost變換器的交流小信號(hào)等效電路類似，可得Buck狀態(tài)下交流小信號(hào)等效電路，如圖3.5所示：圖3.SEQ圖3.\*ARABIC5Buck狀態(tài)下交流小信號(hào)等效電路令電感等效串聯(lián)電阻RL以及電容等效串聯(lián)電阻RC的阻值為0，因此可得輸入至輸出的傳遞函數(shù)、占空比到輸出的傳遞函數(shù)以及電感電流至占空比的傳遞函數(shù)分別為：(3-6)(3-7)(3-8)同理，參照2.2.3節(jié)，可以得到Buck/Boost變換器在Boost狀態(tài)下輸入至輸出的傳遞函數(shù)、占空比到輸出的傳遞函數(shù)、電感電流至占空比的傳遞函數(shù)分別為：(3-9)(3-10)(3-11)本文中，所設(shè)定的公共直流母線電壓等級(jí)為100V，蓄電池參數(shù)為額定電壓為48V，額定容量為100Ah，開關(guān)頻率fs=75kHz，以下為蓄電池接口Buck/Boost變換器的主電路參數(shù)計(jì)算。①功率電感L：當(dāng)Buck/Boost變換器處于Boost狀態(tài)（即：放電）時(shí)，通過(guò)計(jì)算可得電感L的大小約為39μH；當(dāng)Buck/Boost變換器處于Buck狀態(tài)（即：充電）時(shí)，可得電感L的大小約為9.4μH。因此，選擇L=39μH。②前置電容C3：C3為Buck/Boost變換器的前置電容，主要起到緩沖和濾波的作用，參考2.2.3節(jié)的計(jì)算方法，取C3=6μF。③濾波電容C4：C4為公共直流母線側(cè)的輸出濾波電容，同樣參考2.2.3節(jié)計(jì)算方法，取C4=58μF。3.3本章小結(jié)本章介紹了蓄電池接口Buck/Boost變換器的工作原理以及蓄電池的充放電控制方法，進(jìn)而選擇了恒定電流/恒定電壓充電方法和恒壓放電方法來(lái)控制Buck/Boost變換器，并對(duì)Buck/Boost變換器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和主電路參數(shù)的取值。第4章光伏發(fā)電控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證第4章光伏發(fā)電控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證上一章對(duì)Boost變換器進(jìn)行了理論分析和相關(guān)控制補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)，本章在上一章的基礎(chǔ)上，利用MATLAB/Simulink軟件分別搭建了光伏Boost變換器、蓄電池Buck/Boost變換器以及由二者的聯(lián)合仿真模型，仿真結(jié)果證明了控制器設(shè)計(jì)的可行性。4.1光伏單元仿真圖4.1所示為光伏Boost變換器的仿真模型，包括上半部分的主電路以及下半部分的控制電路這兩部分，其中，控制電路部分又包括MPPT控制和CVC控制。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC1光伏Boost變換器仿真模型其中，光伏電池模塊的參數(shù)設(shè)計(jì)如圖4.2所示，設(shè)置光伏單元的最大功率為200W，其開路電壓為48V，短路電流為7.58A，最大功率點(diǎn)處的端口電壓和輸出電流分別為40V和5A。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC2光伏模塊參數(shù)4.1.1MPPT控制仿真驗(yàn)證圖4.3所示為利用MATLABFunction模塊編寫的光伏擾動(dòng)觀測(cè)法的MPPT控制程序。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC3擾動(dòng)觀測(cè)法程序圖4.4所示為MPPT控制下的光伏單元的端口輸出波形仿真結(jié)果，從上往下依次是光伏端口電壓、端口輸出電流以及端口輸出功率，仿真條件為溫度設(shè)置為25°C，光照強(qiáng)度設(shè)置為1000W/m2。由圖4.4可以看出，在MPPT控制下，光伏單元可實(shí)現(xiàn)200W的最大功率點(diǎn)運(yùn)行，對(duì)最大功率點(diǎn)有很好的追蹤效果。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC4MPPT控制仿真波形4.1.2CVC控制仿真驗(yàn)證圖4.SEQ圖4.\*ARABIC5CVC控制仿真波形圖4.5所示為光伏單元在CVC控制下的仿真結(jié)果，從上往下依次是Boost變換器的輸出電壓、負(fù)載電流以及負(fù)載功率，從圖中可以看出，Boost變換器的輸出電壓可維持在100V左右，仿真結(jié)果驗(yàn)證了CVC控制器設(shè)計(jì)的合理性。4.2蓄電池單元仿真圖4.6所示為利用蓄電池Buck/Boost變換器的仿真模型，包含主電路和控制電路兩部分，其中，控制電路包含充電控制和放電控制，充電控制采用的是恒定電流/恒定電壓充電方法，開始充電時(shí)采用恒流（13A）充電，當(dāng)蓄電池的端口電壓達(dá)到52V時(shí)，轉(zhuǎn)為52V恒壓充電；放電控制采用的是恒公共直流母線電壓方法，以此維持公共直流母線電壓在100V。且根據(jù)蓄電池的荷電狀態(tài)SoC（stateofcharge）與其端口電壓Vba的大小共同決定恒流充電向恒壓充電的切換，切換利用Stateflow狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。Stateflow的設(shè)置如圖4.7所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC6蓄電池Buck/Boost變換器仿真模型圖4.SEQ圖4.\*ARABIC7Stateflow條件設(shè)置4.2.1充電控制仿真驗(yàn)證圖4.8所示為蓄電池在充電控制下的仿真結(jié)果，從上往下依次為蓄電池的SoC、端口電壓和端口電流。開始時(shí)蓄電池以13A的電流進(jìn)行恒流充電，隨著充電的進(jìn)行，約為13s時(shí)，其端口電壓達(dá)到52V，此時(shí)由恒流充電轉(zhuǎn)為52V恒壓充電，從充電電流可以看出，在恒壓充電期間，充電電流在逐漸減小。從圖4.8可以看出，在整個(gè)充電期間，蓄電池的SoC一直在增加，說(shuō)明蓄電池一直在存儲(chǔ)能量。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC8蓄電會(huì)充電控制仿真結(jié)果4.2.2充電控制仿真驗(yàn)證圖4.9所示為蓄電池在放電控制下的仿真結(jié)果，由圖可以看出，當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，可維持公共直流母線電壓在100V保持不變。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC9蓄電會(huì)放電控制仿真結(jié)果圖4.10所示為蓄電池在充、放電控制切換的仿真結(jié)果，從SoC可以看出，蓄電池可以實(shí)現(xiàn)充電狀態(tài)與放電狀態(tài)間的平滑切換，說(shuō)明了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC10蓄電會(huì)充、放電控制切換仿真結(jié)果4.3光伏單元與蓄電池單元聯(lián)合仿真圖4.11所示為光伏與蓄電池聯(lián)合仿真模型，兩個(gè)光伏單元與一個(gè)蓄電池儲(chǔ)能進(jìn)行并聯(lián)，其中，為了最大化利用太陽(yáng)能，兩個(gè)光伏單元均工作在MPPT狀態(tài)，為了維持公共直流母線電壓穩(wěn)定在100V使負(fù)載正常工作，蓄電池單元工作在恒壓輸出的放電狀態(tài)。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC11光伏與蓄電池聯(lián)合仿真模型圖4.12、圖4.13以及圖4.14所示為光伏與蓄電池聯(lián)合仿真結(jié)果波形，其中，圖4.12所示為其中一個(gè)光伏單元端口的仿真波形（另一個(gè)與此相同），圖4.13所示為蓄電池單元端口波形，圖4.14所示為公共直流母線的波形。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC12光伏單元端口波形圖4.SEQ圖4.\*ARABIC13蓄電池單元端口波形圖4.SEQ圖4.\*ARABIC14公共直流母線側(cè)波形根據(jù)圖4.12、圖4.13和圖4.14可以看出，由光伏單元和蓄電池單元組成的公共母線下的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，在充分利用太陽(yáng)能資源（光伏MPPT控制）的同時(shí)，可維持直流母線電壓穩(wěn)定在100V（蓄電池Boost放電），仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。4.4本章小結(jié)本章搭建光伏Boost變換器、蓄電池Buck/Boost變換器以及二者組合的MATLAB/Simulink仿真模型，通過(guò)仿真模型對(duì)其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器的合理性。第5章總結(jié)與展望第5章總結(jié)與展望5.1全文內(nèi)容總結(jié)本文以公共直流母線下的光伏發(fā)電控制系統(tǒng)為研究對(duì)象：（1）首先針對(duì)光伏電池進(jìn)行了輸出特性分析，進(jìn)而對(duì)其接口Boost變換器進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，包括其工作原理、控制方法以及控制器的補(bǔ)償設(shè)計(jì)；（2）然后針對(duì)蓄電池單元，對(duì)其接口Buck/Boost變換器進(jìn)行了工作原理說(shuō)明，對(duì)其充放電的控制方法進(jìn)行研究，并對(duì)Buck/Boost變換器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模；（3）最后，通過(guò)MATLAB/Simulin進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明了所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的可行性。5.2下一步工作展望論文只針對(duì)光伏發(fā)電控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，后續(xù)可搭建硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)硬件實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)SaravananS,BabuNR.Amodifiedhighstep-upnon-isolatedDC-DCconverterforPVapplication[J].JournalofAppliedResearchandTechnology,2017,15(3):242-249.BoseBK.Globalwarming:Energy,environmentalpollution,andtheimpactofpowerelectronics[J].IEEEIndustrialElectronicsMagazine,2010,4(1):6-17.NguyenHT,PearceJM.Estimatingpotentialphotovoltaicyieldwithr.sunandtheopensourcegeographicalresourcesanalysissupportsystem[J].Solarenergy,2010,84(5):831-843.李芬,陳正洪,何明瓊,等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及前景[J].水電能源科學(xué),2011,29(12):188-192.GraditiG,ColonneseD,FemiaN,etal.EfficiencyandreliabilitycomparisonofDC-DCconvertersforsinglephasegridconnectedphotovoltaicinverters[C].internationalsymposiumonpowerelectronicselectricaldrivesautomationandmotion,2010:140-147.SawinJL,MartinotE.Renewables2010:GlobalStatusReport[J].EnvironmentalPolicyCollection,2012.YangC,HsiehC,FengF,etal.HighlyEfficientAnalogMaximumPowerPointTracking(AMPPT)inaPhotovoltaicSystem[J].IEEETransactionsonCircuitsandSystems,2012,59(7):1546-1556.R.Faranda,S.Leva,V.Maugeri.MPPTtechniquesforPVSystems:Energeticandcostcomparison[C]//IEEEPower&EnergySocietyGeneralMeeting-conversion&DeliveryofElectricalEnergyinCentury.IEEE,2008.FemiaN,LisiG,PetroneG,etal.DistributedMaximumPowerPointTrackingofPhotovoltaicArrays:NovelAppro