风力发电系统最大功率点跟踪控制方法研究综述

风力发电系统最大功率点跟踪控制方法研究综述摘要:为充分利用风能,需要捕获风电系统的最大功率点。由于风速的随机性与风电系统的非线性,最大功率点捕获控制比较困难,也是风力发电的热点问题之一。介绍了多种常用的最大功率跟踪方法的原理,说明了各种方法的优、缺点,指出了最大功率点跟踪方法的发展趋势,对最大功率点跟踪方法的选择和研究有一定的参考指导价值。

关键词:风力发电系统;最大功率跟踪;最优叶尖速比法;功率信号反馈法;爬山搜索法Review on the Method of Tracking the Maximum Power Point

in Wind Power Generation System

Ma-yan、Wang-haiyun

(Electrical Engineering Col lege,Xinjiang University,Urumqi,Xinjiang 830008) Abstract:In order to utilize the wind power sufficiently,it is necessary to capture the maximum power point in wind power generation system.Due to the randomness of the wind speed and the nonlinearity of the wind powergeneration system,capturing the maximum power point is very difficult and is also one of the hot issues in wind power generation.In this paper,the principles of several common methods to track the maximum power point were presented;the advantages and disadvantages were discussed;the development trend of the method to track the maximum power point was pointed out.All these had referential and instructive values for the selection and investigation of the maximum power point tracking method.

Key words:wind power generation system;tracking the maximum power point;optimal tip speed ratiomethod;power signal feedback;climbing search method

0 引言

能源是支持经济发展的重要因素和战略资源，人类社会发展的历史与能源开发和利用水平密切相关。进入二十一世纪以来，随着现代工业的飞速发展，人类对已开发能源的利用与日剧增，以煤炭、石油、天然气为主的能源结构造成了大气污染，过度消耗生物能引起生态破坏。人类不但要面对不可再生资源日益枯竭的压力，而且也面临着生态环境的日益恶化。基于上述原因，对可再生能源的开发和利用也就成为了迫在眉睫的问题之一。在目前众多的可再生能源中，风能具有分布广、储量大、可持续利用，而且无污染的特点，可谓是真正的绿色能源，是最具大规模开发利用前景的新能源之一。近年来，对风能的开发利用发展迅速，已逐步步入世界各国的视野范围之内，且成为了世界各国关注的焦点[1]。

风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能源，风能的获取不仅与风力发电机的机械特性有关，还与其采用的控制方法有关。在某一风机转速情况下，风速越大时风力机的输出功率越大，而对某一风速而言，总有一最大功率点存在。只有当风力发电机工作在最佳叶尖速比时，才能输出最大功率。好的控制方法可使风轮的转速迅速跟踪风速变化，使风力发电机始终保持在最佳叶尖速比上运行，从而最大限度地获得风能。要保证最大限度地将捕获到的

风能转化为电能，目前一般采用最大功率点追踪控制(MPPT)控制策略。最大功率点跟踪(MPPT)是在可变风速条件下提高风力机能量转换效率的有效方法[2]。

变速风电系统目前一般采用最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的控制策略。本文对常用的多种MPPT 方法进行了概括性的总结和介绍，分析了各种方法的优、缺点，对MPPT 方法的选择和研究有一定的参考指导价值。

1 风力发电机的空气动力学特性

根据贝兹理论可知，当风速小于额定风速时，风力机产生的机械功率如下式：

31/2(,)p P SC v ρλβ=

式中：

ρ—空气密度；S —风力机桨叶扫掠面积；p C —风能转换系数，又称功率系数；v —风速。

在风速v 一定的情况下,发电机获得的输入机械功率P 只取决于风能转换系数p C ，而p C 又是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数，叶尖速比λ是风轮叶尖线速度与风速之比，也即：

/R v λω=

式中ω—风轮旋转的机械角速度；R —叶片半径。

从风力机的输出功率口表达式可以知道，风机从风中吸收的功率P 与功率系数p C 和风速v 的立方成正比。当β一定时，p C 与λ呈现抛物线关系，图1为p C 与λ之间的关系曲线。图中凸点对应最大风能捕获点，此处λ称为最佳叶尖速比opt λ。此时p C 达到最大值max p C 。由于风的随机性，风速经常变化，使得p C 经常不能工作在最大点上，常常处于低效状态[3]。

对风能系统来说，根据风速变化对发电机进行变速控制，让p C 处于或接近于最大值max p C 运行，使风力机捕获到最大风能，从而提高风电系统的效率。因此，最大风能追踪的控制方法成为提高风力发电效率的关键因素之一[4]。 p

C λmax

p C opt λ00.50.1

0.2

0.3

0.4

51015

图 1 风力机p C 与λ曲线

2 最大功率点追踪方法

目前最大功率捕捉方法主要有最佳叶尖速比法、功率信号反馈法、爬山搜索法、三点比

较法、模糊控制法、占空比扰动法等[5]。

2.1最佳叶尖速比法(Tip Speed Ratio Control )

最佳叶尖速比法(TSR)是当风速变化时要维持风力机的叶尖速比λ始终保持在最佳值

opt λ处，opt λ一般是通过计算或实验获得，

这样在任何风速下风力机对风能的利用率都最大。图2所示为TSR 的控制原理框图，它将风速v 和风力机转速ω的测量值作为控制系统的输入信号，通过计算得出此时的实际叶尖速比λ，然后与风力机的最佳叶尖速比opt λ相比较，所得误差值送入控制器，控制器控制逆变器的输出来调节风机转速，从而保证叶尖速比最优。

图 2 TSR 控制原理框图

该控制方法的优点：它是MPPT 最直接实现思想，物理概念明确，原理简单，只要1个PI 控制器即可满足风力机的控制要求，容易实现；在风速测量精确的前提下，具有良好的准确性和反应速度。

该控制方法的缺点：需要测量风速、转速，而风速难以准确测得，影响控制精度；还需要知道图1的风力机最佳叶尖速比曲线，而最佳叶尖速比由风机厂家的实验数据求得，它与风力机和发电机的特性以及所采用的变频器拓扑结构结构等环境因素有关，算法的移植比较困难；由于风速的随机性和不确定性，会引起风力机输出功率的剧烈波动[6]。

2.2功率信号反馈法(Power Signal Feedback Control )

功率信号反馈(PSF)的控制原理：测量出风力机的转速ω，并根据风力机的最大功率曲线，计算出与该转速所对应的风力机的最大输出功率max P ，并将它作为风力机的输出功率给定值ref P ，并与发电机输出功率的观测值P 相比较得到误差量，经过调节器对风力机进行控制，以实现最大功率点的跟踪。图3为其控制原理图[7]。

图 3 PSF 控制原理图

该控制算方法的优点：不需要知道确切的风力机特性，也不需要测风装置来测量风速，能够有效地避免风力机输出功率的波动，控制原理比较简单，具有较好的效果和更好的实用

价值。

该控制方法的缺点：需检测风机转速和发电机输出功率；还需知道最优功率曲线，此曲线很难获得。最大功率曲线通常由离线测量得到，实际运行时的参数变化将影响功率信号反馈法对最大功率点跟踪的准确性，而且对于不同的风轮机，这种曲线也是不同的，它需要事先通过仿真或试验测得，这会增加功率反馈控制难度和实际应用成本[8]。

2.3爬山搜索法(Hill Climb Searching Control)

爬山搜索法是为了克服前两种算法的缺点而提出来的，它无需测量风速，也不需要事先知道具体风轮机的功率特性，而是认为的施加转速扰动变化量，根据发电机输出功率的变化确定风机转速的控制增量，通过控制发电机电磁转矩使得风机转速趋于给定，反复执行上述搜索策略，直到风电系统运行在最大功率点，由于不同风速下，风机的转速—功率曲线呈类抛物线关系，搜索法通过不断改变风机转速控制风电系统的运行点沿抛物线变化，直到自动搜索到发电机的最优转速点。根据搜索步长的不同，该方法又有恒定步长法、变步长搜索法等[8]。图4为其控制原理框图。

图4 爬山搜索法HCS控制原理框图

该控制方法的优点：不需要任何测定风速装置；不需要知道风力机确切的功率特性。它对风力机功率特性的掌握要求较低，且控制过程基本是由软件编程实现的；对系统参数依赖性低，系统有自动跟随与自适应能力；对于无惯性的或惯性很小的小型风电系统，风机转速对风速的反映几乎是瞬时的。

该控制方法的缺点：即使风速稳定，发电机的最终功率输出也会有小幅度波动；电流斩波限增量决策机构的设计有一定难度。斩波限的扰动量太大会使得系统的输出波动性加大，系统稳定性降低，甚至系统无法稳定，扰动量太小则会使系统调节过程缓慢；离散时间间隔不能取得太小。按照系统的控制目标，希望在某一风速下能够沿着功率曲线逐步移动到最佳负载附近，所以要求系统在每一调整的离散时间点上达到稳态工作点；对于惯性较大的大型风力机系统，系统的时间常数较长，实现最大功率点跟踪所需时间较长，因此在风速持续变化的情况下其控制性能将受到影响[9]。

上述的恒定步长法采用固定的转速扰动会导致机组转速波动较大，当风速变化幅度大时很难及时追踪最优速度，也很难抑制因风速噪声引起的转速波动。为了得到快速稳定的功率点跟踪，可采用变步长的MPPT控制算法。风机的调速方式共分为3种。风速降低时，采

用快减速方式，保持发电机电磁转矩不变，风机有足够大的减速转矩，快速追踪最优转速；风速升高时，根据风速增加的快慢又分为慢加速和快加速两种方式，以应对风速的随机性，使风机在复杂变化的风速下快速追踪最优转速，同时还不会引起输出电功率过大的波动，提高了风机效率[7]。

2.4三点比较法

三点比较法在跟踪稳定性方面是爬山法的一种有效改进，它是在某一特定的风速下，根据风力机输出功率与转速的关系曲线，在该曲线上取3个在不同转速的机械功率进行比较，然后根据3个输出功率比较的大小来调节转速，从而来实现最大风能的跟踪[10]。

该控制方法的优点：不需要知道风力机的最佳功率曲线，也不需要测量风速，方法简单，易于实现；能够准确快速追踪到max P ，避免了在最大功率点附近因扰动造成的功率损失，系统一旦达到max P ，将通过指令不做任何转速调整，保持系统长期工作在该点上，直至外部环境发生变化。这与爬山法在最大功率点附近仍振荡不止有着本质区别，避免了无谓的功率损失。

该控制方法的缺点：风速的随意不确定会给取点带来误差，可能引起误操作；当风力机的惯性比较小时，控制效果比较好，但对于大惯性的风力机，则控制效果非常差，可能不能对最大功率点跟踪[10]。

2.5基于风速估计的最优叶尖速比法

基于风速估计的最优叶尖速比法是最优叶尖速比法的改进方法，它是根据发电机的测量得出转速、转矩加速度和功率，实时估算各时刻的风速，再利用最优叶尖速比法求出当前的最优功率和最优转速值，实现风机最大功率跟踪。风速估算的思想是根据当前测量反馈回来的发电机转速增量除以仿真时间步长t ?，即可求出转速加速度/d dt ω，另外，发电机电磁转矩/e T P ω=，则根据式/wt e T T Jd dt ω-=(J 为风力机的转动惯量)，可以求出该时刻风轮的输出转矩wt T ，知道wt T 与ω，再根据桨距角β，利用公式3

max 1/2/wt p T C S v ρω=与风力机的(,)p C λβ特性曲线则可求出当前风速v [11]。图5为此法控制原理框图。

图 5 基于风速估计的最优叶尖速比法控制原理框图 该控制方法的优点：不需要测量风速，也不需要知道风机特性，算法实现较简单。 该控制方法的缺点：需要同时测量转速、功率以及估算转速加速度，增加了算法的测量

难度；需要计算风机的惯性系统，虽然桨叶的转动惯量可以通过计算得出，但是对于整个风机的转动惯量仍然存在误差，因此控制性能受到影响[12]。

2.6模糊逻辑搜索法

模糊逻辑搜索法实际上是爬山搜索算法的一种智能变步长改进型，此法以功率测量值P 为依据，逐步改变发电机转速ω。若当前输出功率增量()P n ?为正，且上一时刻参考转速的增量(1)n ω?-也为正，说明工作点正在靠近极值点，则新的参考转速增量()n ω?继续保持在同一方向；而当()P n ?为负且(1)n ω?-为正时，说明工作点正在远离极值点，则()n ω?应向相反方向搜索。图6为此法控制原理框图。首先建立输入变量()P n ?和

(1)n ω?-及输出变量()n ω?的模糊隶属函数，

通过模糊规则表来确定参考转速值，工作在直接速度控制模式下的发电机输出最大功率。此法综合每拍采样中的功率增量和参考转速变化给出新参考转速[13]。

图 6 模糊逻辑法搜索控制原理框图

该控制方法的优点：不依赖风机参数和空气密度等参数，MPPT 策略具有适应性；发电机工作在直接速度控制模式下，便于对转速指令进行限幅限速，更加符合实际应用需要；跟踪迅速，达到最大功率点后基本没有波动，具有较好的动态和稳态性能。

该控制方法的缺点：控制精度不高，会出现稳态误差；模糊集的定义、确定隶属函数的形状以及规则表的制定，这些关键的设计环节需要设计人员更多的直觉和经验。

2.7最优转矩法

最优转矩法的控制思想是当风速一定，风电系统运行在最大功率点时发电机输出的电磁转矩称为最优转矩。若已知最优风机转速—转矩曲线，通过转矩闭环控制，使得发电机电磁转矩实时跟踪最优曲线，对应系统运行在最大风能捕获点。

该控制方法的优点：避免了风速的检测。

该控制方法的缺点：需要风机转速信息；需要知道最优转矩曲线，而最佳转矩曲线由风机厂家的实验数据拟合而成，它会随环境因素而变化，这限制了控制精度；还需已知发电机电磁转矩值，若增加转矩传感器，将导致系统成本显著增加，若由转矩公式求得该信息，则该方法将会对电机参数有很强的依赖性[14]。

2.8占空比扰动观察法

占空比扰动观察法实际上也是一种特殊的爬山法，它与下面将介绍的正弦小信号扰动法

一样都是针对直驱式风力发电机系统控制的一种方法。在这种风电系统的应用中，同步发电机和电网之间的接口通常采用PWM 型的DC/DC 斩波器和DC/AC 逆变器，斩波器具有变换阻抗的作用，通过调整PWM 信号的占空比d 来条调节斩波器的输入电阻，实现发电机输入、输出特性与负载阻抗匹配，使发电机工作在最佳工作点，从而控制风力机转速，实现最大功率输出。 ????????

MPPT

?????ref ωPWM ω

图 7 占空比扰动观察法实现框图

该控制方法的优点：与爬山搜索法一样，不需要测风装置，也不需要知道风轮的空气动力特性，且可采用软件编程实现；直接把占空比作为控制参数，只需要一个控制循环，减少了控制器设计的难度。

该控制方法的缺点：由于风能的随意性以及一些参数的不确定性，调整d 时仍然存在着调整步长大小的选择问题。若步长过大，输出功率在max P 点附近波动就会加大，造成功率损失，降低风能转换效率，系统稳态误差变大；如果步长过小，跟踪时间就会拉长，影响系统的动态响应特性。

利用变步长占空比扰动法可解决上面的固定步长占空比扰动法这个问题。若当前相邻两时刻功率P 的差值P ?出现变号时，只改变占空比d 扰动步长的数值，而扰动方向不变。当加入占空比扰动?后，若P ε?≥(ε为很小的正数)，保持原来的扰动值?和方向跟踪；若P ε?≤-扰动值折半为/2?，按原来方向跟踪。最小占空比扰动值min ?取决于系统的结构、动态响应特性等。变步长扰动法提高了最大功率跟踪的快速性和准确性，从而提高了风能转换效率[15]。

2.9正弦小信号扰动法

正弦小信号扰动法是一种特殊的占空比扰动法。它是在系统中注入随时间缓慢变化的小幅正弦波信号，此信号和控制器输出进行重叠，形成斩波器占空比控制信号。在争先波新号的极大点与极小值点对输出电流采样，利用电流采样值差的积分产生相应的控制器输出，其工作原理如图8所示。设正弦波的幅值为m d ，角频率为ω。当工作在A 区时，假定工作在0a 点，其对应的占空比为0d ，正弦波信号产生的扰动量在1d 和2d 之间连续缓慢变化，此时瞬时占空比为0sin m d d d t ω=+，在输出电压恒定时，输出功率与输出电流成正比，当测得来自电流检测回路的电流时，占空比为012()d K I I dt =-?。当测得来自电流检测回路的电流12I I =时，此时占空比稳定在最大点上。当系统达到最大点时，输出电流d I 和扰动信号之间的相位差为90度

[15]。

图 8 正弦小信号扰动法控制原理曲线 该控制方法的优点:与占空比扰动法特点类似,且原理简单,易于实现。

该控制方法的缺点：积分系数K 影响系统的快速性和稳定性。增大K ，将加大积分作用，使系统加快响应速度。但若K 太大，容易引起系统不稳定。由于在高风速时输出特性的斜率比低风速时大。再整定K 时，若K 满足高风速情况，则其也能满足低风速情况。由于不同风力发电机的输出特性不同，K 值可根据风机的额定风速进行整定；m d 和ω两个参数也应合理选择。m d 太大，容易引起系统波动，m d 太小，不易于检测，影响控制性能。ω太大，相位滞后大，增益减小，且难于实现，ω太小，动态响应慢，控制性能差[16]。

2.10极值搜索法

图9为极值搜索算法控制系统结构原理，图中()f λ与图1的p C λ-曲线一致。因此，极值搜索算法可以运用于风能转换系统控制中寻找最佳的λ使p C 达到最大值。图中被控对象()f λ具有一个全局极值点opt λ，/()s s h +是系统的高通滤波器，sin a t ω和sin()t ωφ-事系统的激励信号，/k s 是系统的比例积分环节，输出p C 包含激励信号的谐波部分。此法首先引入损失函数，通过滤波环节，得到损失函数的梯度，使待搜索变量沿着损失函数的负梯度方向变化，可以轻松地使损失函数得到极值。

图 9 极值搜索算法控制系统结构

该控制方法的优点：不需要知道风力机最佳叶尖速比曲线。

该控制方法的缺点：积分系数k决定搜索时间以及搜索结果的精度。由于叶尖速比的搜索误差λ是节分系数k的比例函数，因此k值越小，搜索时间越长，初始阶段搜索误差λ就越大，反之，此k值越大，搜索时间越短，但k值太大会造成系统的不稳定。但当系统运行在稳定区域中时，k值越小，系统的性能就越好。此法通过试凑方法获得一个理想的k值，这需要耗费大量的时间，并且只要参数发生变化，就需对k值重新进行调整，在此法中加入动态补偿装置，既可以保证系统稳定性，同时也加快了系统的收敛速度，而且消除了自适应增盈较小的要求[17]。

2.11其他方法

以上方法几乎忽略了双馈发电机本身效率的问题。由于发电机效率会随着电机参数好工作运行工况的变化而变化。基于电机铜耗最小的MPPT方法既可以实现双馈发电机系统最大风能捕获又可以使得电机铜耗最小的最优功率控制策略。此法推导了双馈发电机实现最大风能捕获和转换的定子有功功率和无功功率的数学模型，定子有功、无功功率分别控制实现最大风能的追踪、电机铜耗的最小化，实现了变速恒频双馈风力发电机系统最有效的风能利用，并应用基于动态同步轴系下的双馈发电机励磁控制策略实现了系统的最优控制。此法不需要测量风速，无功功率最优值仅仅与电机参数有关[8]。

无源性控制方法从能量的角度出发，通过配置系统能量耗散特性方程中的无功分量“无功力”，迫使系统总能量跟踪期望的能量函数，并使系统的状态变量渐近收敛至设定值，这是一种全局稳定的控制方法，无奇异点，设计简单，鲁棒性强。基于无源性控制的MPPT 方法是以桨距角和触发角作为输入的控制方案，通过选择适当的状态稳定特性和注入阻尼的方法，将风能的最大捕获与系统的全局稳定性相结合，设计出的一种对风速变化和参数摄动具有鲁棒性且使风电系统具有良好动态特性的控制系统。它可以克服了时变非线性特性对控制的影响，保证系统具有全局稳定性和快的动态响应，通过适当设计参考状态和注入阻尼可使系统渐近实现最大风能捕获，提高风能利用率，并具有良好的动态特性。

此外，还有利用其他的最大风能捕获方法。如利用神经网络模型来记录并修正风机转速和参考功率之间的关系；又如在采用双馈电机作为发电机的风电系统中，由于转子侧变频装置的直流母线上的功率随风机转速的变化曲线与风机转速—功率曲线相似，则通过控制电磁转矩使得直流母线功率输出最大[17]。

2.12MPPT方法的选择与发展趋势

MPPT方法的选择需要考虑各种方法本身的特点外，还需要考虑控制方法实现的难易程度、经济成本、传感器类型、跟踪速度与精度、应用领域等的因素。

每种MPPT方法均存在着一定的缺陷，把智能方法与传统方法有机集成在一起实现混合搜索，则可取长补短、优势互补，达到更好的搜索效果。如将智能控制融合到搜索法中，通过不断在线存储最大风能点信息以建立数据库，并用于以后的寻优控制中，加快了MPPT的速度；通过对神经网络的离线训练，实现了快速的最大风能捕获控制。但从工程应用角度，

这些只能集成方法的实现有一定的难度。

3 结论

随着环境污染的不断加剧和常规能源的日益短缺，风能作为可再生的绿色能源越来越被人们所重视，风力发电技术因其有着大规模的开发前景也成为世界各国研究的重点。风力机是风力发电系统实现机电能量转换的主要部分，它的功率控制和速度控制是风力发电的关键技术之一。由于风电系统的非线性、环境条件的变化以及其他因素的影响，使得MPPT方法成为一个复杂的综合性问题。通过对当前国内外常用的多种MPPT方法进行详细的分析，对风力发电中MPPT方法选择形成指导帮助。从而也能进行比较，分析哪种算法更适合于风力发电系统。

参考文献

[1] CARDENAS ,PENA R.Sensor-less vector control of inductionmachines for variable-speed

wind energy applications[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2004,19(1): 196-205.

[2]ERMISM,ERTAN H B,AKPINAR E,et a.l Autonomous wind energy conversion system a

with simple controller for maximum power transfer[J].IEE Proceedings B of Electric power

applications,1992,139(5):421-428.

[3]DATTA R,RANGANATHAN V T.Amethod of tracking the peak powerpoints fora variable

speedwind energy conversion system[J].IEEE Transactions on EnergyConversion,2003, 18(1):163-168.

[4] 陈益广,王志强,沈勇环.直驱式方波永磁同步风力发电机控制系统仿真[J].系统仿真

学报,2009,21(18):5849-5853.

[5] 佘峰.永磁直驱式风力发电系统中最大功率控制的仿真研究[D].长沙:湖南大学,2009.

[6] 纪志成,朱芸,孟涛.风能转换系统的MPPT变增益极值搜索控制[J].电机与控制学报,

2009,13(3):414-418.

[7] 李辉,韩力,何蓓.双馈发电机最大风能捕获和转换策略的仿真[J].系统仿真学报,2007,

19(15):3591-3594.

[8] 杨金明,吴捷,董萍.基于无源性理论的风力机最大风能捕获控制[J].太阳能学报

2003,24(5):724-728.

[9] WANG Q,CHAN L.An intelligentmaximum power extraction algorithm for inverter-based

variable speed wind turbine systems[J].IEEE TransPowerElectronics,2004,19(5):1242-1249 [11] HIGUCHIY,YAMAMURA N,ISHIDA M,et a.l An improvement ofperformance for small

scaledwind powergenerating system with permanentmagnet type synchronousgenerator [C].

IEEE Industrial Electronics Society Annual Conference.Nagoyo,Japan,2000:1037-1043. [12] MORIMOTO S,NAKAYAMA H,SANADAM,et a.l Sensorless outputmaximization control

for variable-speed wind generation system using IPMSG [ J].IEEE Transactions on

Industrial Applications,2005,41(1): 60-67.

[13] JIAY,YANG Z.A newmaximum powerpoint tracking control scheme for wind generation

[J].IEEE Trans. On New Energy,2002,2 (2):144-148.

[14] YAMAMURA N.An improvement of performance for scaledwind powergenerating system

with permanentmagnet type synchronousgenerator[C].IEEE Industrial Electronics Society

Annual Conference.Nagoyo,Japan,2000:1037-1043.

[16] TSOUMAS I,SAFACAS A.An optimal control strategy of a variable speed wind energy

conversion system[C].IEEE ElectricalMachines and Systems Conference,Beijing,China,

2003:2021-2028.

[17] SHIK L.Neural network based sensorlessmaximum wind energy capture with compensated

power coefficient[J] IEEE Transactions on IndustrialApplications,2005,41(6):1548-1556.

全过程跟踪控制方案

全过程跟踪控制方案 第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析 第二节投资控制方案编制依据 第二章造价咨询服务工作计划 第一节投资控制的目标计划 第二节预算编制的工作计划 第三节施工过程控制的工作计划 第四节结算审核的工作计划 第三章招标阶段造价咨询工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节预算编制基本要求 第三节预算编制工作流程 第四节预算编制主要方法 第五节预算编制要点及注意事项 第四章施工阶段全过程投资跟踪控制方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节施工阶段全过程投资控制流程 第三节施工阶段全过程投资控制内容 第四节投资跟踪控制总目标及主要节点目标 第五节全过程投资跟踪控制方案 第六节造价控制偏差分析方法及纠偏措施 第五章竣工结算审核工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节结算审核工作要点 第三节结算审核工作流程 第四节结算审核主要方法

第五节结算审核风险与防范措施 第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析建设项目工程造价全过程投资跟踪控制是在新形势下产生的一项新的投资管理方式，也是工程造价由事后控制向事前、事中、事后的全过程控制的转变。投资跟踪控制作为现代投资管理一种重要方式，已经在大中型建设项目实施过程中被普遍实用，并且取得了明显的社会效益和经济效益。 1.预算阶段难点、要点分析概预算编制有时时间紧、任务急、工程数量繁杂，难免多算、漏算、重复计算，这就要加强审核力度，提高概预算编制的准确性。 ①审核工程量、审核采用的定额单价、指标是否合适 a）根据设计图纸、设计说明、施工组织设计的要求审核工程量。 b）定额具有科学性、权威性、法令性，它的形式、内容任何人都必须严格执行。审核采用的定额名称、规格、计量单位、内容是否满足施工方法要求，套用定额不同，单价则不同。 c）定额包含内容是否与设计相符。如定额含筋率、混凝土标号等。 d）补充定额是否符合要求，计算是否正确。 ②审核材料价格对材料价格、运杂费进行审核，材料价格是否包括运杂费，材料运输 方法、 措施是否符合实际，做到既要满足工程要求，又要努力降低费用。 ③其他费用 a）取费标准是否符合工程性质； b）费率计算是否正确； c）计算基数是否符合规定； d）价差调整是否符合规定。 2.结算阶段难点、要点分析 ①工程合同的不完全性决定了工程价款的不确定性 与一般货物购销合同不同, 工程合同是一种典型的不完全性合约。由于工程 本身的专业性、复杂性以及建设工程的契约商品性质, 工程合同不可能对所有事件及其对策做出详尽可行的规定, 不可能对违约造成的损失事先就规定补偿和解决办法, 合同履行结果对于相关第三方是难以证实和无法直观地确定的。为弥补 合同的不完全性, 合同各方需要在初始合同中考虑合同再协商谈判、修正对策的 设计问题,即在合同中建立一种机制来弥补缺口。因此, 工程合同的两个主要特 征是合同规划上缺口的存在和一系列的程序和技术的出现。以GF1999-0201《建 设工程施工合同》和FIDIC 施工合同条件为例, 两者在合同机制设计上均对初始合同以及再谈判程序进行恰当的安排。主要表现为: a）合同价款体现为初始造价和追加造价，是不确定的或待定的。工程合同价款一般由清单费用、工程变更费用、价格调整和索赔费用四个部分组成, 其中只有清单费用是相对确定的, 而变更费用、价格调整和索赔费用在合同签订时是不确定的, 而在实施过程中通过再协商谈判而不断调整。 b）对合同实施过程中的现协商谈判的程序和规则进行了详尽规定，例如：对计量与支付、工程变更费用、价格调整和索赔费用等方面双方的权利义务、程序、期限的规定。 c）在合同履行机制上，引入第三方合同机制：工程监理制度，重视过程管理。 ②工程管理的现实矛盾蕴含着无序和混乱, 制约着工程结算 a）工程合同的不完全性要求规范化管理，价款的不确定性要求加强过程管理但由于长期计划经济体制下形成的管理方式、管理手段的制约, 当前我国的合同管理极不规

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法 2011年12月29日作者：周建华李冰郭玲田苗苗陈增禄来源：《中国电源博览》总第128期编辑：孙伟 摘要：最大功率点跟踪（MPPT）是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。 1 引言 日本福岛核电站事故之后，多国陆续宣布暂停核电建设，而太阳能是永不枯竭的清洁能源，并且更加稳定、安全。据国家权威数据，在“十二五”期间，中国光伏发电装机容量达到2000万千瓦。但由于光伏组件本身特性的非线性，受环境温度、日照强度、负载等因素的影响，均会使其输出最大功率点发生变化，导致光伏组件转换效率很低。而所有光伏发电系统均希望光伏组件在相同日照、温度条件下输出尽可大的功率，这就提出了对光伏组件最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的问题。本文首先讨论了光伏组件本身的P-V,I-V特性，以及温度、光照的影响；然后具体分析了几种常用的MPPT控制方法，并对3种MPPT控制方法作简单的比较。 2 光伏组件的特性 A. 物理数学模型 根据半导体物理学理论，太阳能组件的等效物理模型如图1所示。 其中： IPH 与日照强度成正比的光生电流； I0 光伏组件反向饱和电流，通常其数量级为10-4A；

n 二极管因子； q 电子电荷，； K 玻尔兹曼常数, J/K； T绝对温度（K）； RS光伏组件等效串联电阻； RP光伏组件等效并联电阻； 式（1）中参数IPH、Io、Rs、RP、n与太阳辐射强度和组件温度有关，而且确定这些参数也十分困难。 B. 温度、光照对输出特性的影响 受外界因素(温度、光照强度等)影响，光伏组件输出具有明显的非线性，图2、图3分别给出其I-V特性曲线和P-V特性曲线。 由以上两图可知，光伏组件的输出短路电流（Isc）、最大功率点电流（Im）随光照强度的增强而增大。光照强度的变化对组件开路电压影响不大，最大功率点电压（Um）变化也不大，如图3-A所示。温度对光伏组件的输出电流影响不大，短路电流（Isc）随温度升高而略微增加。但开路电压（Uoc）受温度影响较大，开路电压随温度升高近似线性地下降，因此温度对光伏组件最大输出功率有明显影响，从图2-B曲线的峰值变化可以看出。

全过程跟踪控制方案

全过程跟踪控制方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

全过程跟踪控制方案目录 第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析 第二节投资控制方案编制依据 第二章造价咨询服务工作计划 第一节投资控制的目标计划 第二节预算编制的工作计划 第三节施工过程控制的工作计划 第四节结算审核的工作计划 第三章招标阶段造价咨询工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节预算编制基本要求 第三节预算编制工作流程 第四节预算编制主要方法 第五节预算编制要点及注意事项 第四章施工阶段全过程投资跟踪控制方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节施工阶段全过程投资控制流程 第三节施工阶段全过程投资控制内容 第四节投资跟踪控制总目标及主要节点目标 第五节全过程投资跟踪控制方案 第六节造价控制偏差分析方法及纠偏措施 第五章竣工结算审核工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节结算审核工作要点 第三节结算审核工作流程 第四节结算审核主要方法 第五节结算审核风险与防范措施

第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析 建设项目工程造价全过程投资跟踪控制是在新形势下产生的一项新的投资管理方式，也是工程造价由事后控制向事前、事中、事后的全过程控制的转变。投资跟踪控制作为现代投资管理一种重要方式，已经在大中型建设项目实施过程中被普遍实用，并且取得了明显的社会效益和经济效益。 1.预算阶段难点、要点分析 概预算编制有时时间紧、任务急、工程数量繁杂，难免多算、漏算、重复计算，这就要加强审核力度，提高概预算编制的准确性。 ①审核工程量、审核采用的定额单价、指标是否合适 a)根据设计图纸、设计说明、施工组织设计的要求审核工程量。 b)定额具有科学性、权威性、法令性，它的形式、内容任何人都必须严格执行。审核采用的定额名称、规格、计量单位、内容是否满足施工方法要求，套用定额不同，单价则不同。 c)定额包含内容是否与设计相符。如定额含筋率、混凝土标号等。 d)补充定额是否符合要求，计算是否正确。 ②审核材料价格 对材料价格、运杂费进行审核，材料价格是否包括运杂费，材料运输方法、措施是否符合实际，做到既要满足工程要求，又要努力降低费用。 ③其他费用 a)取费标准是否符合工程性质； b)费率计算是否正确； c)计算基数是否符合规定； d)价差调整是否符合规定。 2.结算阶段难点、要点分析 ①工程合同的不完全性决定了工程价款的不确定性 与一般货物购销合同不同,工程合同是一种典型的不完全性合约。由于工程本身的专业性、复杂性以及建设工程的契约商品性质,工程合同不可能对所有事件及其对策做出详尽可行的规定,不可能对违约造成的损失事先就规定补偿和解决办法,合同履行结果对于相关第三方是难以证实和无法直观地确定的。为弥补合同的不完全性,合同各方需要在初始合同中考虑合同再协商谈判、修正对策的设计问题,即在合同中建立一种机制来弥补缺口。因此,工程合同的两个主要特征是合同规划上缺口的存在和一系列的程序和技术的出现。以 GF1999-0201《建设工程施工合同》和FIDIC 施工合同条件为例,两者在合同机制设计上均对初始合同以及再谈判程序进行恰当的安排。主要表现为: a)合同价款体现为初始造价和追加造价,是不确定的或待定的。工程合同价款一般由清单费用、工程变更费用、价格调整和索赔费用四个部分组成,其中只有清单费用是相对确定的,而变更费用、价格调整和索赔费用在合同签订时是不确定的,而在实施过程中通过再协商谈判而不断调整。 b)对合同实施过程中的现协商谈判的程序和规则进行了详尽规定,例如:对计量与支付、工程变更费用、价格调整和索赔费用等方面双方的权利义务、程序、期限的规定。 c)在合同履行机制上,引入第三方合同机制:工程监理制度,重视过程管理。

太阳能电池最大功率点跟踪系统

课程设计报告 课程 题目 学院 年级专业 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间

目录 一、摘要 (3) 二、绪论 (3) 三、内容 (3) 2.1光伏电池的特性 (3) 2.2 MPPT基本原理 (4) 2.3 MPPT控制的实现 (5) 2.3.1控制算法 (5) 2.3.2硬件实现 (6) 2.3.3 软件实现 (7) 2.4实验结果分析 (7) 四、结论 (8) 五、参考文献 (8)

一、摘要 太阳能光伏阵列的输出特性受外界环境的影响具有强烈的非线性，为了提高系统的整体效率，一个重要的途径就是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。本文通过对太阳能电池伏安特性的分析，采用自适应扰动观察算法，基于TMS320F2812设计了MPPT控制系统。实验结果表明，在此算法控制下，系统能够准确地跟踪最大功率点。 二、绪论 随着经济全球化进程的不断加速和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，大力发展新的可替代能源已成为当务之急。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、长寿性及维护性等其它常规能源所不具备的优点。光伏发电虽然具有以上的优势，但是实际应用中还存在很多的问题。光伏发电的主要缺点之一是太阳能电池阵列的光电转换效率太低。为了解决该问题，一个重要的途径就是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。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。 高性能的数字信号处理芯片(DSP)的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏发电控制系统成为可能。本论文就是在此背景下，采用TI公司生产的TMS320F2812进行控制，开展了太阳能发电系统的理论和试验研究，具有重要的现实意义。 三、内容 2.1光伏电池的特性 太阳能电池的输出特性是非线性的，它受到光照强度、环境温度等因素的影响。太阳能电池的等效电路如图1所示，图2是光伏电池在不同温度下的I-V、P-V特性，图3为光伏电池在不同日照强度下的I-V、P-V特性。[1][4][7]

太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨

第31卷 　第4期 2008年8月 电子器件 Chinese J ournal Of Elect ron Devices Vol.31　No.4Aug.2008 Study T echnology of Maximum Pow er Point T racker on the Solar Cell 3 YA N G Fan 3 ,P EN G Hong 2w ei ,H U W ei 2bi n g ,L I Guo 2pi ng ,J I A N G Yan (College of Elect ronic and I nf ormation Engineering ,W uhan I nstit ute of Technology ,W uhan 430073,Chi na ) Abstract :Outp ut characteristic of t he solar battery in p hotovoltaic power 2generation system and t he princi 2ple of Maximum Power Point Tracker are int roduced.Bot h t he merit s and flaws of several t racing met hods in common usage are analysed.The emp hasis of t he st udy is Maximum Power Point Tracker based on quadratic interpolation.A system is designed to ascertain t he maximum power outp ut (M PO ),which is based on regular empirical approach and t he quadratic interpolation.The result of t he test indicates t hat t he M PO of solar battery can be ascertained very soon in t he quadratic interpolation.K ey w ords :solar cell ;quadratic interpolation ;Maximum Power Point Tracker EEACC :8250 太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨 3 杨　帆3,彭宏伟,胡为兵,李国平,姜　燕 (武汉工程大学电气信息学院,武汉430074) 收稿日期:2007208220 基金项目:湖北省教育厅基金资助(20060271)作者简介:杨　帆(19662),女,硕士,硕士生导师,教授,主要研究方向为智能仪器与测控技术,yangfan188@https://www.sodocs.net/doc/9d10608135.html,. 摘　要:介绍了光伏发电系统太阳能电池的输出特性及最大功率点跟踪技术的基本原理。分析了多种常用的跟踪方法的优 缺点。重点研究了二次插值法的最大功率点跟踪技术。并设计了一个系统,应用常规实验方法及二次插值法寻找太阳能电池的最大输出功率,试验结果表明二次插值法能快速寻找太阳能电池的最大输出功率。 关键词:太阳能电池;二次插值;最大功率点跟踪 中图分类号:TP331 文献标识码:A 文章编号:100529490(2008)0421081204 太阳能作为绿色能源,具有无污染,无噪音,取之不尽,用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。由于光伏系统目前的主要问题是电池的转换效率低且价格昂贵,因此,如何进一步提高太阳能电池的转换效率,如何充分利用光伏阵列转换的能量,一直是光伏发电系统研究的重要方向。太阳能光伏发电系统的最大功率点跟踪控制M PP T (Maximum Power Point Tracker )就是其中一个重要的研究课题。 最大功率点跟踪是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术,它是指,为充分利用太阳能,控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法,使阵列始终工作在最大功率点上,根据太阳能电池的特性,目前实现的跟踪方法主要有以下三种:太阳追踪、最大功率点跟踪或两种方法综合使用。出于经 济方面的考虑,在小规模的系统中经常使用最大功率点跟踪的方法[1]。M PP T 能使太阳能电池阵列的输出功率增加约15%～36%。 1　太阳能电池的伏安特性分析 太阳能电池的伏安(p 2u )特性如图1所示,图1(a )为温度变化时的p 2u 特性曲线,图1(b )是日照强度变化时的p 2u 特性曲线。从图可以看出太阳能电池具有明显的非线性。太阳能电池的输出受日照强度、电池结温等因素的影响。当结温增加时,太阳能电池的开路电压下降,短路电流稍有增加,最大输出功率减小;当日照强度增加时,太阳能电池的开路电压变化不大,短路电流增加,最大输出功率增加。在一定的温度和日照强度下,太阳能电池具有唯一

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用3X 赵庚申33,王庆章 (南开大学光电所,天津300071) 摘要:对最大功率跟踪控制中DC2DC变换器的原理和控制方法进行了实验研究,利用DC2DC转换电路和单片机控制系统实现最大功率点跟踪,使太阳电池始终保持最大功率输出;和普通的控制器相比增加输出功率5%～15%。 关键词:光伏(PV);最大功率点跟踪(MPPT);DC2DC变换器 中图分类号:TP206 文献标识码:A 文章编号:100520086(2003)0820813204 T racing and Control of Maximum Pow er Point in a PV System ZHAO G eng2shen33,WAN G Qing2zhang (Institute of Photoelectronics,Nankai University,Tianjin300071,China) Abstract:Principle and control method of DC2DC conversion for MPPT in a solar cell system experi2 mentally discussed.MPPT was implemented with a DC2DC conversion circuit and a MCU control system,and more output power of5to15percent than common control mathod was achieved. K ey w ords:photovoltaics system(PV);maximum power point tracking(MPPT);DC2DC conversion 1　引　言 独立光伏系统一般是由储能蓄电池电压来选择太阳电池输出电压,而对蓄电池的充放电控制则是通过监控蓄电池的电压实现,控制工作电压在一定程度上可以调节太阳电池的输出。但太阳电池的最大功率点是变化的。当太阳电池的最大功率点超出所控制的范围时,就会浪费一部分能源。因此,为了有效利用太阳能,就必须跟踪控制太阳电池的最大功率点来调节太阳电池的输出;同时将蓄电充电电压限制在一定的范围,以保证蓄电池有稳定的电压。在并网发电光伏系统中,通过跟踪控制太阳电池的最大功率点来调节太阳电池的输出,可以随时将系统富裕的电能馈送到常规电网,最大限度地利用太阳能。 DC2DC变换器是通过控制电压的方法将不控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路,被广泛应用于开关电源、逆变系统和用直流电动机驱动的设备中[1]。用DC2DC变换器可以实现最大功率点的跟踪(MPPT)。实际使用中用DC2DC变换器实现MPPT有不同的方法,其中谐振法是利用开关型电压逆变器的输出电压,通过电感、电容产生谐振,电感上的电压通过变压器和桥式整流向蓄电池充电。该方法可以通过改变工作频率来调节输出电压和电流,实现MPPT,但线路较复杂,需用中间变压器,本文将DC2DC变换器接入太阳电池的输入回路,并将对DC2DC变换器的输入、输出电压和电流测量结果通过单片机的分析运算,由单片机输出PWM脉冲调节DC2DC转换器内部开关管的占空比来控制太阳电池的输出电流,从而使蓄电池电压保持恒定。同时通过控制开关管的占空比也可调节太阳电池输出。由于采用了升降压式(buck2boost)DC2DC转换电路[2]来实现MPPT,所以该方法电路简单、软硬件结合、控制方法灵活。 2　MPPT原理和控制方法[3] 2.1　升降压式DC2DC变换电路 升降压式DC2DC转换电路原理如图1。在开关管Q1处于导通状态时,电源给电感L充电,L上的 光电子?激光 第14卷第8期　2003年8月 J ournal of Optoelectronics?L aser Vol.14No.8　Aug.2003 X收稿日期:2003203212 　3　基金项目:“十五”国家重大科技攻关资助项目(2002BA901A44) 　33E2m ail:zhaogs@https://www.sodocs.net/doc/9d10608135.html,

项目跟踪管理办法

北京证券投资银行部 项目跟踪管理办法 为做好客户服务工作，及时发现解决问题，并对业务人员进行考核，特制定本管理办法。 一、在项目小组与企业签定协议，开始进场工作后十五个工作日内，业务部须 将项目小组名单、企业的通讯地址、传真和企业负责人联系方式通知管理 部。 二、由管理部负责项目跟踪管理工作的人员，依照联系方式，根据本管理办法 附件一的内容将项目反馈意见表等送达企业负责人。 三、在项目小组进场工作半个月后，由管理部项目跟踪管理人员督促企业，及 时将反馈意见初始表收回。 四、项目进展中的每三个月，由管理部项目跟踪管理人员按时将附件二项目跟 踪反馈意见期间表送达企业，并督促企业进行填写和收回。 五、项目发行结束后半年，继续由管理部项目跟踪管理人员将附件三项目回访 表送达企业，同时督促企业进行填写和收回。 六、管理部项目跟踪管理人员必须对每次反馈意见表的送达和回收情况进行登 记。 七、各业务部有义务配合管理部的项目跟踪管理工作，按时提供企业的地址等 情况。对违反规定者，将在业务部考核中进行相应处理。 八、管理部项目跟踪管理人员须对所收集到的反馈意见表的内容予以严格保 密。非经许可，该反馈意见表仅限投行管理部总经理及其以上领导阅读。 北京证券投资银行部 2001年7月20日

附件一： 尊敬的公司： 北京证券非常荣幸为贵公司提供（股份制改造、发行辅导、财务顾问、股票发行上市）服务，并真诚地希望能为贵公司的未来发展贡献我们的智慧和力量。 为提高服务质量，确保业务工作顺利开展，北京证券投资银行管理部，将对项目进行全程跟踪，对项目的质量和服务水平予以监督。我们将在项目人员进场半个月后，发出我们的调查表，并将每间隔一个月发出一份反馈意见表，以便我们了解业务人员的工作和项目进展情况，及时改进工作。希望贵公司能为我们提供宝贵意见，协助我们提高服务水平，确保圆满完成贵公司的工作。 本次为贵公司提供服务的是北京证券投资银行部（）部。我们已派遣了以（）为项目负责人的项目小组提供全部服务。我们还将根据不同阶段工作需要，增派其它业务人员。 我们将承诺恪守北京证券一贯的“诚信、高效、服务、进取”原则，为贵公司提供优质全面的服务，以使（改制、辅导、财务顾问、股票发行）工作获得圆满成功，贵我双方结成长期合作伙伴关系。 管理部联系人员和电话： E-MAIL信箱： 北京证券投资银行管理部 年月日 项目跟踪反馈意见表（初始表） 尊敬的公司： 经过一段时间的合作，我们希望贵公司能对项目小组的工作予以阶段性总结和评价，以便我们更好地根据贵公司的要求提供服务，我们将对填写的反馈意见表的内容予以保密。

光伏电池及其最大功率点跟踪

光伏电池及其最大功率点跟踪 1光伏电池 1.1 光伏电池简介 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能即时转化为电能的器件。当太阳光照在半导体p-n结上，由于吸收了光子的能量，会形成电子--空穴对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，这使得相应区域的主载流子的浓度在靠近p-n结部分增加，而这种局部浓度的增加必然使得主载流子朝着外部接触面的方向扩散，导致外部端子上产生电压，接通电路后就形成电流。单体的单晶硅光伏电池的输出电压在标准照度下只有0.5V左右，常见的单体电池输出功率一般在1W左右，一般不能直接作为电源使用。单体电池除了容量小以外，其机械强度也较差。因此在实际应用中，将若干光伏电池单体串并联并封装起来成为有比较大的输出功率（几瓦到几百瓦不等）的太阳能电池组件。光伏电池组件再经过串并联就形成了光伏电池阵列，可以作为大型光伏并网逆变器的功率输入。

图2.1 太阳能电池单体、组件、方阵示意图 1.2 光伏电池数学模型 光伏电池的数学模型[12]可以由图2.2所示的单二极管等效电路[13]来描述。 图中L R 为光伏电池的外接负载，负载电压为L U ，负载电流为L I 。s R 和sh R 为光伏电池内阻。s R 为串联电阻，通常阻值较小，取决于体电阻、接触电阻、扩散电阻以及电极电阻等；sh R 为旁路电阻，一般阻值较大，取决于电池表面污染和半导体晶体缺陷引起的边缘漏电以及耗尽层内的复合电流等。VD I 为通过p-n 结的总扩散电流。sc I 代表光子在光伏电池中激发的电流，取决于辐照度、电池面积和本体温度T 。

L I L 图2.2 光伏电池的单二极管等效电路 )1(0-=AKT qE D VD e I I (2.1) 式中0D I 为光伏电池在无光照时的饱和电流。 旁路电阻两端电压s L L sh R I U U +=，流过旁路电阻的电流为 ()sh s L L sh R R I U I /+=。 由以上各式可得负载电流为： sh s L L AKT R I U q D sc L R R I U e I I I s L L +-???? ??--=+1) (0 (2.2) 一般s R 很小，sh R 很大，可以忽略不计。可得理想光伏电池特性： )1(0--=AKT qU D sc L L e I I I (2.3) 由式2.3可得 ??? ? ??+-=1ln 0D L sc L I I I q AKT U (2.4)

(完整版)太阳跟踪控制方式

太阳跟踪控制方式 国内外，太阳跟踪系统中实现跟踪太阳的方法很多，基本上可以分为两类:一类是实时的探测太阳对地位置，控制对日角度的被动式跟踪;另一类是根据天文知识计算太阳位置以跟踪太阳的主动式跟踪。文献中介绍了被动式跟踪的典型代表:压差式跟踪器和光电式跟踪器;主动式跟踪的典型代表:控放式跟踪器、时钟式跟踪器和采用计算机控制和天文时间控制的视日运动轨迹跟踪器。以下对两种类型中目前主要采用的光电跟踪 方式和视日运动轨迹跟踪方式进行比较。一般地，在聚光光伏发电的应用多采用校准 的光筒，它可以阻止散射进入传感器达到更精确的太阳位置探测。 （1）光电跟踪 虽然光电跟踪方式本身的精度较高，但是它却具有严重的缺点:在阴天时，太阳辐照度较弱(而散射相对会强些)，光电转换器很难响应光线的变化;在多云的天气里，太阳 本身被云层遮住，或者天空中某处由于云层变薄而出现相对较亮的光斑时，光电跟踪 方式可能会使跟踪器误动作，甚至会引起严重事故。对于太阳能发电来说，是可能在 晴朗、阴天和多云等任何天气情况下进行的。光电跟踪能够在较好的天气条件下，提 供较高的精度，但是在气象条件差时跟踪结果不能令人满意。 （2)视日运动轨迹跟踪 视日轨迹跟踪的原理是根据太阳运行轨迹，利用计算机(由天文学公式计算出每天中日出至日落每一时刻的太阳高度角与方位角参数)控制电机转动，带动跟踪装置跟踪太阳。此跟踪方式通常采用开环控制，由于太阳位置计算与地理位置(如纬度、经度等)和系 统时钟密切相关，因此，跟踪装置的跟踪精度取决于一是输入信息的准确性，二是跟 踪装置参照坐标系与太阳位置坐标系的重合度，即跟踪装置初始安装时要进行水平和 指北调整。 太阳跟踪机构 双轴跟踪 如果能够在太阳高度和赤纬角的变化上都能够跟踪太阳就可以获得最多的太阳能， 全跟踪即双轴跟踪就是根据这样的要求而设计的。双轴跟踪又可以分为两种方式:极轴式全跟踪和高度角方位角式全跟踪。 1)极轴式全跟踪。

分布式最大功率点跟踪系统提高光伏系统效率

如何利用分布式最大功率点跟踪系统提高光伏系统效率 太阳能是市场上最有前景的可再生能源之一。由于政府推出激励政策和传统电力成本不断攀升的影响，越来越多的家庭开始转向太阳能，并在屋顶安装光伏（PV）系统。按照目前的光伏系统价格计算，用户通常在 7-8 年后才能获得投资回报。政府激励政策和光伏系统的使用寿命必须能持续 20 年或更久。太阳能光伏系统的投资回报取决于该系统每年的发电量，因此用户需要的光伏系统必须具备高效、可靠和易于维护等特性，从而可以获得最大限度的发电量。 如今，很多安装太阳能光伏系统的用户已经意识到部分或间歇性的遮蔽会影响到系统的发电量。 部分阴影遮蔽对太阳能光伏系统的影响： 当树木、烟囱或其他物体投射的阴影遮挡住光伏系统时，就会导致系统造成“失配”问题。即使光伏系统只受到一点点阴影的遮挡都会导致发电量的大幅下跌。部分遮蔽导致的系统失配对发电量的实际影响很难通过简单的计算公式获得。因为影响系统发电量的因素很多，包括内部电池模块间互连、模块定向、光伏电池组间的串并联问题以及逆变器的配置等。光伏模块通过多个电池串相互连接而成，每个电池串被称为一个“组列”。每个组列由一个旁路二极管来保护，以免一个或多个电池被遮蔽或损坏时导致整个电池串因为过热而受到损坏。这些串联或并联的电池组列能够使电池板产生相对较高的电压或电流。本文来自环球光伏网 光伏阵列由串联在一起的光伏模块通过并联构成。每串光伏模块的的最大电压必须低于逆变器的最大输入电压额定值。 当光伏系统部分被遮蔽时，未被遮蔽的电池中的电流流经被遮蔽部分的旁路二极管。 当光伏阵列受到遮蔽而出现上述情况时，会产生一条具有多个峰值的 V-P 电气曲线。图 1 显示了具有集中式最大功率点跟踪系统( MPPT) 功能的标准并网配置，其中一个组列的两个电池板被遮蔽。集中式 MPPT无法设置直流电压，因此无法令两个组列的输出功率都达到最大。在高直流电压点 (M1)，MPPT 使未遮蔽组列的输出功率达到最大。在低直流电压点 (M2)，MPPT 将使遮蔽组列的输出功率达到最大：旁路二极管绕过遮蔽电池板，此组列的未遮蔽电池板将提供全量电流。阵列的多个 MPP 可能导致集中最大功率点跟踪（MPPT）配

全过程跟踪控制方案

全过程跟踪控制方案目录 第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析 第二节投资控制方案编制依据 第二章造价咨询服务工作计划 第一节投资控制的目标计划 第二节预算编制的工作计划 第三节施工过程控制的工作计划 第四节结算审核的工作计划 第三章招标阶段造价咨询工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节预算编制基本要求 第三节预算编制工作流程 第四节预算编制主要方法 第五节预算编制要点及注意事项 第四章施工阶段全过程投资跟踪控制方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节施工阶段全过程投资控制流程 第三节施工阶段全过程投资控制内容 第四节投资跟踪控制总目标及主要节点目标 第五节全过程投资跟踪控制方案 第六节造价控制偏差分析方法及纠偏措施 第五章竣工结算审核工作方案 第一节造价咨询的工作内容 第二节结算审核工作要点 第三节结算审核工作流程 第四节结算审核主要方法

第五节结算审核风险与防范措施 第一章绪言部分 第一节项目造价咨询的难点要点分析 建设项目工程造价全过程投资跟踪控制是在新形势下产生的一项新的投资管理方式，也是工程造价由事后控制向事前、事中、事后的全过程控制的转变。投资跟踪控制作为现代投资管理一种重要方式，已经在大中型建设项目实施过程中被普遍实用，并且取得了明显的社会效益和经济效益。 1.预算阶段难点、要点分析 概预算编制有时时间紧、任务急、工程数量繁杂，难免多算、漏算、重复计算，这就要加强审核力度，提高概预算编制的准确性。 ①审核工程量、审核采用的定额单价、指标是否合适 a)根据设计图纸、设计说明、施工组织设计的要求审核工程量。 b)定额具有科学性、权威性、法令性，它的形式、内容任何人都必须严格执行。审核采用的定额名称、规格、计量单位、内容是否满足施工方法要求，套用定额不同，单价则不同。 c)定额包含内容是否与设计相符。如定额含筋率、混凝土标号等。 d)补充定额是否符合要求，计算是否正确。 ②审核材料价格 对材料价格、运杂费进行审核，材料价格是否包括运杂费，材料运输方法、措施是否符合实际，做到既要满足工程要求，又要努力降低费用。 ③其他费用 a)取费标准是否符合工程性质； b)费率计算是否正确； c)计算基数是否符合规定； d)价差调整是否符合规定。 2.结算阶段难点、要点分析 ①工程合同的不完全性决定了工程价款的不确定性 与一般货物购销合同不同,工程合同是一种典型的不完全性合约。由于工程本身的专业性、复杂性以及建设工程的契约商品性质,工程合同不可能对所有事

最大功率跟踪原理及控制方法

最大功率跟踪原理及控制方法 2.1最大功率跟踪原理 太阳能电池的输出特性如图一所示，从图中的P/V特性曲线可以看出，随着端电压的增加输出功率先增加后减小，说明存在一个端电压值，在其附近可获得最大功率，因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率,一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点,使之始终工作在最大功率点附近,这一过程就称之为最大功率点跟踪-MPPT。 图一光伏电池的特性曲线 2.2 最大功率跟踪的控制方法 MPPT的控制方法：光伏系统中的最大功率点跟踪的控制方法很多，使用最多的是自寻优的方法，即系统不直接检测光照和温度，而是根据光伏电池本身的电压电流值来确定最大功率点。这种方法又叫做TMPPT(True Maximum Power Point Tracking)。在自寻优的算法中，最典型的是扰动观察法和增量电导法。本论文使用扰动观察法，扰动观察法主要根据光伏电池的P-V特性，通过扰动端电压来寻找MPPT，其原理是周期性地扰动太阳能电池的工作电压值( ),再比较其扰动前后的功率变化，若输出功率值增加，则表示扰动方向正确，可朝同一方向(+ )扰动；若输出功率值减小，则往相反(- )方向扰动。通过不断扰动使太阳能电池输出功率趋于最大，此时应有[8]。此过程是由微处理器即C8051F320控制完成的。 3、系统的总体结构 3.1系统的结构图 系统的结构图如图二所示。其中单片机要采集太阳能电池的输出电压和输出电流及蓄电池的充电电流和开路电压，通过一定的控制算法（即改变占空比），调节太阳能电池的输出电压和电流，从而实现太阳能电池在符合马斯曲线的条件下以最佳功率对蓄电池充电，系统的硬件主要由核心控制模块、采样模块、驱动模块、升压式DC/DC变换器模块组成。

最大功率点跟踪(MPPT)

电子知识 最大功率点(2)MPPT(14) MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。 要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。这样设定的原因，(有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V! 现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大

的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。 理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。 从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器 为什么要使用MPPT ? 太阳能电池组件的性能可以用U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率(U*I)就在这条U-I曲线上移动。电池组件的输出要受到外电路的影响。最大功率跟踪技术就是利用电力电子器件配合适当的软件，使电池组件始终输出最大功率。 如果没有最大功率跟踪技术，电池组件的输出功率就不能够在任何情况下都达到最佳(大)值，这样就降低了太阳能电池组件的利用率。 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据转换为IBIS格式方法；提供用于仿真可被计算机识别布局布线信息；提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析

最大功率跟踪控制原理

最大功率跟踪的控制原理 最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种： （1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低； （2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境； （3）导纳微分法(又称增量电导法)，认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV的计算结果是否等于－I/V，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。 上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。 三、太阳能电池功率追踪访法及算法 扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。 依电路理论而言，当太阳能电池的等效输出阻抗等于负载端的等效输入阻抗时，太阳能电池所送出的功率为最大，这就是最大功率转移定理。因此当太阳能电池模块串接直流－直流转换器之后如图13，若要得到太阳能电池的最大功率，则转换器的输入阻抗必须和太阳能电池的输出阻抗相等，但是太阳能电池的输出功率受到大气条件的影响，使得其等效输出阻抗并不会固定在某一定值。对转换器而言，其输入阻抗是随着工作周期的改变而有所不同，所以转换器若要维持太阳能电池于最大功率下操作，就必须随时地调整其工作周期。 图片附件: fig12.JPG (2006-3-23 23:42, 26.31 K)

风光互补发电系统最大功率跟踪综述

风光互补发电系统最大功率跟踪综述 张丽霞1，张秀霞1，2，刘婷1，王二垒1，杨小聪1，魏舒怡3 （1.北方民族大学电气信息与工程学院，宁夏银川750021；2.西安交通大学电子信息工程学院，陕西西安710049； 3.中国科学院研究生院北京100049） 摘要：风光互补发电系统的运行需要快速准确地进行最大功率点跟踪，为此综述了风光互补发电系统最大功率点跟踪的几种方法，包括在太阳能电池阵列部分日益成熟、改进和优化策略较多的扰动观察法、电导增量法和恒压控制法；风力发电机部分的叶尖速比控制法、功率信号反馈法、扰动观察法，分别说明了各种跟踪控制方法的优点和不足之处。最后探讨了最大功率点跟踪控制方法的发展思路，对该领域今后的研究方向做了展望。关键词：风光互补；最大功率点跟踪；控制策略；太阳能电池阵列；风力发电机中图分类号：TM614；TM615 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）23-0029-03 Reveiw of maximum power point tracking for wind -solar hybrid generation system ZHANG Li -xia 1，ZHANG Xiu -xia 1，2，LIU Ting 1，WANG Er -lei 1，YANG Xiao -cong 1，WEI Shu -yi 3 （1.School of Electronics and Information Engineering ，North National University ，Yinchuan 750021，China ； 2.School of Electronics and Information Engineering ，Journal of Xi ’an Jiaotong University ，Xi ’an 710049，China ； 3.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ） Abstract:The Maximum Power Point Track （MPPT ）of the wind -solar hybrid generation rapidly and accurately was necessary and it can increase the output power.This paper summarizes the methods of MPPT ，the solar panels MPPT control technology including the Perturbation and observation control ，incremental conductance control and constant pressure control.the wind turbine including tip speed ratio control ，power signal feedback control and perturbation and observation control.Points out the limitations and notes of those methods.Finally ，some feasible thoughts with new technologies for wind -solar hybrid generation are discussed and its study direction in the future is also looked ahead. Key words:wind -solar hybrid ；maximum power point tracking ；control technologies ；solar array ；wind driven generator 收稿日期：2012-08-17稿件编号：201208077 基金项目：国家自然科学项目基金（60844006）；北方民族大学研究生创新项目基金（2012XYC040、2012XYC041）；国家级大学生 创新项目（CJJ-CX-DX-39）；宁夏高等学校科学研究项目基金（2011JY002）；北方民族大学科学研究专项任务项目基金资助（2011XJZKJ02）。 作者简介：张丽霞（1986—），女，山西太原人，硕士研究生。研究方向：信息处理与信号检测、计算机测控。 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大推动了人类社会的发展。同时，化石能源的使用带来严重的环境污染和生态系统破坏。因此，世界各国在加强对环境污染治理的同时，加大对可再生、无污染新能源的开发利用[1-3]，风能、太阳能作为可再生清洁能源，成为替代化石能源的首选。 由于风能、太阳能在时间和空间上的互补性，弥补了风能和太阳能独立发电在资源上的缺陷，使得风光互补发电比单一风力发电或光伏发电更为高效。在实际的应用系统中，外界条件的变化使得系统输出功率不稳定，就存在最大功率点跟踪（Maximum Power Point Track ，MPPT ）的问题。 1风光互补发电系统 风光互补发电系统结构如图1所示，其组成主要有太阳 能电池板、风电机组、蓄电池、逆变器、控制器、交流负载、直流负载等 [1，3]。 2最大功率点跟踪控制 风光互补发电系统在工作时，随着日照强度、环境温度、 风力大小及方向的不同，各组件输出电压将发生变化，使得输出功率也产生很大变化，所以风力发电机和太阳能电池阵列本身就是一种极不稳定的电源。在外界条件变化的条件下输出尽可能多的电能，提高系统的效率，就需要对系统进行最大功率点跟踪。所谓最大功率点跟踪（Maximum Power 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第23期No.232012年12月Dec.2012 图1风光互补发电系统结构图 Fig.1Wind-solar hybrid generation system structure