【摘 要】
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随着传统能源的逐渐消耗和环境污染加剧,发展绿色能源逐渐成为共识。太阳能是未来绿色能源的首选,具有经济、环保、可持续等优点。光伏发电是太阳能主要应用之一,其核心硬件电路包括光伏阵列和阵列功率调节器等。光伏阵列是光伏系统的电源,其输出具有非线性特性;阵列功率调节器是光伏系统的控制器,可调节光伏阵列工作在稳压模式或最大功率点追踪（MPPT）模式。一般情况下,传统MPPT算法可使光伏阵列工作在最大功率点处
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随着传统能源的逐渐消耗和环境污染加剧,发展绿色能源逐渐成为共识。太阳能是未来绿色能源的首选,具有经济、环保、可持续等优点。光伏发电是太阳能主要应用之一,其核心硬件电路包括光伏阵列和阵列功率调节器等。光伏阵列是光伏系统的电源,其输出具有非线性特性;阵列功率调节器是光伏系统的控制器,可调节光伏阵列工作在稳压模式或最大功率点追踪（MPPT）模式。一般情况下,传统MPPT算法可使光伏阵列工作在最大功率点处以最大化利用光伏阵列的功率。但当光伏阵列处于局部遮荫时,光伏阵列P-U特性曲线呈现多峰值特性,传统MPPT算法可能失效,此时需要采用多峰值MPPT算法完成全局最大功率点追踪。当多个光伏模块并联同时给负载供电时,需要必要的均流措施来保证各模块功率均衡,提高系统稳定性。本文主要研究了光伏阵列功率调节器的仿真与实现,主要工作内容如下:（1）推导分析光伏电池常见模型,研究工作条件对光伏阵列输出特性影响;分析常见DCDC变换器工作过程,推导Buck-Boost拓扑的参数关系。（2）基于Matlab/Simulink平台搭建功率调节器模型,依次实现稳压模式、MPPT模式和多峰值MPPT算法以及多模块并联均流功能。基于PID控制算法实现稳压模式的仿真与分析;采用多种MPPT算法实现最大功率追踪仿真,并进行对比分析;采用改进型全局扫描法（POC）实现多峰值最大功率追踪仿真;基于下垂控制实现光伏阵列多模块并联供电的均流仿真。（3）设计最大功率300W的阵列功率调节器,基于硬件电路和FPGA控制,依次完成功率调节器稳压模式、MPPT模式和多模块并联均流的测试和实验验证。本文通过分析光伏电池工作原理,建立光伏电池工程模型研究光伏电池的输出特性,并搭建阵列功率调节器模型。仿真验证功率调节器稳压模式、MPPT模式、多峰值MPPT模式和多模块并联均流功能。基于仿真模型设计最大功率300W的阵列功率调节器,完成稳压模式、MPPT模式和多模块并联均流的试验验证。试验结果表明,设计的功率调节器能够实现稳压模式、MPPT模式,多模块并联均流效果明显。
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