太阳能光伏发电的最大功率跟踪控制方法及装置
1本项目主要的研究内容
（1）光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究：传统的MPPT控制算法各自都存在一些不足之处,为了改善最大功率点的跟踪效果，将各种传统MPPT方法综合起来使用，相互取长补短。把固定参数法、扰动观察法和电导增量法相结合得到的复合MPPT算法。对复合MPPT控制算法结合相关文献资料进行研究，利用MATLAB进行仿真，建立多种模型，比较仿真结果，关注模型的简单性和跟踪时间和效果，并把模型移植到硬件平台进行调试。
（2）搭建基于单片机的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，实现光伏发电系统最大功率点跟踪和控制以及直流变换等功能，提高光伏阵列的输出功率。光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图1所示。
图1 光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图
（3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置通过电压电流检测电路采集到的模拟信号经A/D端口送入微控制器进行最大功率点跟踪算法分析计算后，微控制器通过驱动模块输出PWM（脉宽调制）脉冲控制信号调节DC/DC变换器中内部开关管的通断，实现对转换电路输出电压及电流的控制。
（4）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置中设计保护模块，可以对电路进行过压和过流保护，提高装置的安全可靠性。
1.2拟解决的关键问题：
（1）复合MPPT算法的简化和跟踪时效；
（2）复合MPPT算法在硬件产品的应用实现；
（3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置的在复杂情况下的可靠性；
2.方案的设计与可行性分析
最大功率点跟踪控制原理：对于一个线性电路，当负载电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大。虽然太阳能电池和DC/DC转换电路都是非线性的，但是在其工作点附近很小的范围内，可以将它们看作是线性电路。因此，只要调节DC/DC转换电路的等效电阻，使之与太阳能电池的串联电阻始终等于负载电阻，就可以实现太阳能电池阵列的最大功率输出，也就实现了太阳能电池的最大功率跟踪。若将太阳能电池通过变换器与负载连接，太阳能电池的工作点则由负载限定。当负载不可以调节时，由下图可知，太阳能电池在A点的输出功率小于在最大功率点的输出功率。通过调节输出电压，将负载电压调节到Ur处，使负载上的功率从A点移到B点。而B点与太阳能电池的最大功率点在同一条等功率线上，因此太阳能电池此时有最大功率输出。
本文采用固定电压法的控制策略
固定电压法是利用太阳能光伏电池输出最大功率时工作电压与开路电压存在近似的比例关系这一特性进行控制的一种最大功率点跟踪控制方法。
图2所示为不同情况下最大功率点电压和开路电压的关系曲线。由图2可知，最大功率点电压和开路电压的比例系数M。约为0.76，并且在外界温度和条件发生变化时，这个比例系数的变化不大，图中的实测点和拟合直线，误差在10%以内。
图2 最大功率点电压与开路电压的关系示意图
本方案所采用的太阳能电池阵列额定输出电压在19V附近，而经过转换电路降压后的输出电压为14.5V，刚好可以供12V的蓄电池充电。
DC/DC转换电路是接在直流电源和负载之间，通过控制电压的方法将不可控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路，它被广泛的应用于逆变系统、开关电源和用直流电动机驱动的设备中。本文设计的太阳能控制器通过采用降压式DC/DC转换电路，将太阳能电池的不可控输出电压转换成可控的输出电压。降压式DC/DC转换电路是输出电压低于输入电压的单管不隔离直流转换电路。
如图3所示，主电路由开关管Q、二极管D、电感L和电容C等构成。
图3 升降压式DC-DC转换电路
通过输出电压的关系式可以看出，在输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，可以采用两种方案。第一可以维持开关管的截止时间TOFF 不变，通过改变脉冲的频率f 来维持输出电压U0的稳定，这便是脉冲频率调制（PFM ）控制方式DC-DC 变换器；第二可以保持脉冲的周期T 不变，通过改变开关管的导通时间TON ，即脉冲的占空比q ，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM ）控制方式DC-DC 变换器。由于目前已经有各种型号的集成PWM 控制器，所以DC-DC 变换器普遍采用PWM 控制方式。
至于PWM 波将由A VR 系列单片机控制输出。
这种控制方法的优点是控制简单，稳定性和经济性比较好。缺点是：当季节温差变化较大时，
Um 值也有较大的变化，常需根据季节变化对定电压控制的U m 值进行相应调整。由于太阳能电池的伏安特性曲线dU /dI 在最大功率点左侧变化很大，负载电流的微小扰动都会使阵列电压有较大的波动，如果系统的电压调整响应速度不快，会造成直流母线欠压并引起系统保护，从而造成系统工作不稳定。因此在恒电压控制的电压闭环控制时，要求系统有较快的响应速度。
3主要单元电路设计
1、DC-DC 降压变换器主回路设计
该升压电路结构选择图1所示的电路。该变换电路设计主要是确定关键元件：输出滤波电容C 、电感L 、开关管VT 和二极管D 。
（1） 输出滤波电容的选择
假如输出滤波电容C 必须在VT 导通的T ON 期间供给全部负载电流，设在T ON 期间C 上的电压降≤△U 0，△U 0为要求的纹波电压。则00U T I C ON ∆≥ ，又因为T U U U T I ON 0
0-=，所以 0
000)(U U f U U I C I ∆⋅⋅-≥，选择开关频率等于50KHz ，在本设计给定的条件及要求下，计算输出滤波电容的值为：10μF ，实际选择100μF/50V 的电容。
（2） 储能电感的选择
根据电路的工作波形，电感电流包括直流平均值和纹波分量两部分。假若忽略电路的 内部损耗，则变换器的输出能量和变换器的输入能量相等，即00I U I U I I =，所以LV OFF
I I I T T I U U I I ===000，即从电源取出的平均电流也就是流入电感的平均电流。
电感电流的纹波分量是三角波，在T ON 期间，电流的增量为L
T U I ON I =∆+；在T OFF 期间，电流将下降，其减少量为L
T U U I OFF I )(0-=∆-；在稳态下，I I ∆-=∆+。在选择△I 时，一般要求电感的峰值电流不大于其最大平均电流的20%，以免使电感饱和；同时流过电感中的电流最小值也应大于或等于零。实际设计时，选择电感电流的增量
I ON I I L T U I 4.1≤=∆，所以020*******.1)(4.1)(4.1I U f U U U U f U I U U U U I T U L I I I
I I I ON I ⋅⋅-≥⋅⋅-≥≥，在开关频率选择50kHz 和给定的条件及要求下，计算电感量为42μH ，实际选择100μH/2A 的电感。电感可以买成品也可自己绕制。
（3） 开关管的选择
开关管VT 在电路中承受的最大电压是U 0，考虑到输入电压波动和电感的反峰尖刺电 压的影响，所以开关管的最大电压应满足＞1.1×1.2U 0。实际在选定开关管时，管子的最大允许工作电压值还应留有充分的余地，一般选择（2~3）1.1×1.2U 0。开关管的最大允许工作电流，一般选择（2~3）I I 。开关管的选择，主要考虑开关管驱动电路要简单、开关频率要高、导通电阻要小等。本设计选择N 沟道功率场效应管IRF3205，该器件的V DSM =55V ， 导通电阻仅为8mΩ，I DM =110A ，完全满足设计要求。
（4） 续流二极管的选择
在电路中二极管最大反向电压为U 0，流过的电流是输入电流I I ，所以在选择二极管时， 管子的额定电压和额定电流都要留有充分大的余地。另外选择续流二极管时还要求导通电阻要小，开关频率要高，一般要选用肖特基二极管和快恢复二极管。本设计选用MBR10100CT ，其最大方向工作电压为100V ，最大正向工作电流为10A ，完全满足设计要求。
说明：循环充电时，充电器提供的最高电压应有限制，6V 电池的充电电压为7.2—7.5V ，12V 电池充电电压为14.4—15V ，充电最大电流不大于额定容量值的30％A （比如2A ．H 的蓄电池最大充电电流不能大于2×0.3＝0.6安培）；以10小时充电率为宜（比如2A ．H 的蓄电池以0.2安培为宜），若充电电流过大，则蓄电池易发热，造成极板脱落、断裂、短路以致造成爆炸、燃烧等事故。
4.硬件实现部分
本方案将重点放在最大功率控制器上，对于蓄电池的保护电路将采用现成的充放电控制器，而在太阳能阵列与充放电控制器之间连接上最大功率控制器。
图4 直流照明小系统最终完成的原理图如下：
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方 法的研究共3篇 光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究1 光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究 随着能源危机日益加剧，人们开始逐渐关注非化石能源的开发和利用。光伏发电系统作为一种新兴的能源利用方式，具有环保、可持续发展等优点，并且在短时间内日益得到了快速发展。然而，光伏发电系统本身存在着输出波动大、稳定性差等问题，最大功率跟踪控制成为了实现光伏发电系统的高效利用的重要控制手段。 最大功率跟踪控制方法是指在各种光照条件下，通过调节光伏电池阻抗，使得光伏电池输出功率达到最大。该方法可保证光伏发电系统的最大工作效率，提高光伏发电系统的性能指标。 目前，在光伏发电系统最大功率跟踪控制方法中，较为常用的有基于传统控制方法的PID控制算法、基于传统控制方法的模糊控制算法以及基于人工智能的控制方法。 PID控制算法是目前工业应用最广泛的一种控制方法，其优点 是简单易行、可靠性高。但是，在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，PID控制算法的缺点也很明显，即对系统参数不确 定和非线性时效应响应较差。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制方法，具有较强的适应性和鲁棒性，能够在一定程度上解决光伏发电系统非线性和不确定性问题。但是，模糊控制算法的不足之处也很明显，即控制逻辑复杂、难以优化、且受控精度较低。 人工智能控制方法是目前最受关注的一种控制方法，其通过模拟人类智慧的思维方式来完成系统控制。在光伏发电系统最大功率跟踪控制中，人工智能控制方法能够很好地解决非线性和不确定性问题，并且具有很高的精度和操控性。但是，人工智能控制方法的缺点也很明显，即需要耗费大量时间和成本来完成系统学习和训练，以及容易出现过拟合和欠拟合现象。 综上所述，最大功率跟踪控制是光伏发电系统高效利用的重要手段。通过不同的控制方法，在解决非线性和不确定性问题的同时，还能够提高光伏发电系统的性能指标。随着科技的不断发展，相信控制方法的研究也将不断更新，为光伏发电系统的发展贡献更多的力量 在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，不同的智能控制方法具有各自的优缺点。PID控制算法简单易行且可靠，但对非线 性和不确定性问题响应较差；模糊控制算法适应性和鲁棒性高，但控制逻辑复杂且精度较低；人工智能控制方法能够很好地解决非线性和不确定性问题，但需要耗费大量时间和成本。相信随着科技的不断发展，控制方法的研究也将不断更新，为光伏发电系统的发展贡献更多的力量 光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究2
最大功率点跟踪原理的研究和常用方法 一、太阳能电池输出特性 在一定光照强度和环境温度下，当电池负载电阻由零变化到无穷大时，可得出太阳能电池输出特性曲线，如图2-2 所示。曲线上任意一点的横坐标称作工作电压，可以对应的在纵坐标找到工作电流和功率。当负载电阻调节到某一值时，可以找到太阳能电池的最大功率点，对应此点电压叫做最大功率点电压Um ，电流叫做最大功率点电流Im ，功率叫做最大功率点功率P m 。由图可以明显看出，在一定电压范围内，当电压缓慢增加时，电流几乎保持不变，当电压增加到某一值时，电流迅速下降为零。所以说，在一定电压范围内，太阳能电池可看作是一恒流源，当电压达到某一值时，又可以看作是恒压源。但从整体来看，太阳能电池是一个非恒压源也非恒流源的非线性直流电源。输出功率是一单峰曲线，它随着工作电压不断增大达到最大功率点P m ，然后再不断减小为零。因此找到最大功率点电压Um ，是获得最大输出功率的关键。 (1) 光照强度的影响 经研究表明，太阳能电池输出I-V 特性和输出P-V 特性直接受到光照强度的影响， 在参考温度下，太阳能电池在不同光照强度条件下的特性曲线如图2-3 和2-4 所示：
图2-3 光强变化下的I-V 特性曲线图2-4 光强变化下的P-V 特性曲线 由图2-3 可以看出在参考温度下，随着太阳能光照强度的减小，太阳能电池板输出电流迅速减小，而输出电压变化却比较平缓几乎不变，说明光照强度对太阳能电池输出电流的影响比较大，对输出电压影响比较小。由图2-4 可以看出，在参考温度下，随着光照强度的不断减小，太阳能电池板的输出功率也在减小，说明输出功率与光照强度方向相同。 (2) 环境温度的影响 环境温度也会对太阳能电池板输出I-V 特性和输出P-V 特性产生影响，在参考光照强度下，太阳能电池板在不断变化的环境温度下的特性曲线如图2-5 和2-6 所示： 图2-5 温度变化下的I-V 特性曲线图2-6 温度变化下的P-V 特性曲线 由图2-5 可以看出在参考光照强度下，随着温度的变化，太阳能电池板输出电压波动比较大，输出电流波动较小，随着温度的增加，输出电流几乎不变，而输出电压在明显减小。 由图2-6 可以看出在参考光照强度下，随着温度的降低，太阳能电池板输出功率却在不断增大，说明太阳能电池具有负温度系数。由图2-2–2-6 可以看出，太阳能电池板输出最大功率随着外界条件的变化而在不断变化，因此需要建立太阳能电池动态仿真模型作为整个光伏发电系统的电源输入。
太阳能光伏发电的最大功率跟踪控制方法及装置 1本项目主要的研究内容 （1）光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究：传统的MPPT控制算法各自都存在一些不足之处,为了改善最大功率点的跟踪效果，将各种传统MPPT方法综合起来使用，相互取长补短。把固定参数法、扰动观察法和电导增量法相结合得到的复合MPPT算法。对复合MPPT控制算法结合相关文献资料进行研究，利用MATLAB进行仿真，建立多种模型，比较仿真结果，关注模型的简单性和跟踪时间和效果，并把模型移植到硬件平台进行调试。 （2）搭建基于单片机的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，实现光伏发电系统最大功率点跟踪和控制以及直流变换等功能，提高光伏阵列的输出功率。光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图1所示。 图1 光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图 （3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置通过电压电流检测电路采集到的模拟信号经A/D端口送入微控制器进行最大功率点跟踪算法分析计算后，微控制器通过驱动模块输出PWM（脉宽调制）脉冲控制信号调节DC/DC变换器中内部开关管的通断，实现对转换电路输出电压及电流的控制。 （4）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置中设计保护模块，可以对电路进行过压和过流保护，提高装置的安全可靠性。 1.2拟解决的关键问题： （1）复合MPPT算法的简化和跟踪时效； （2）复合MPPT算法在硬件产品的应用实现； （3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置的在复杂情况下的可靠性；
2.方案的设计与可行性分析 最大功率点跟踪控制原理：对于一个线性电路，当负载电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大。虽然太阳能电池和DC/DC转换电路都是非线性的，但是在其工作点附近很小的范围内，可以将它们看作是线性电路。因此，只要调节DC/DC转换电路的等效电阻，使之与太阳能电池的串联电阻始终等于负载电阻，就可以实现太阳能电池阵列的最大功率输出，也就实现了太阳能电池的最大功率跟踪。若将太阳能电池通过变换器与负载连接，太阳能电池的工作点则由负载限定。当负载不可以调节时，由下图可知，太阳能电池在A点的输出功率小于在最大功率点的输出功率。通过调节输出电压，将负载电压调节到Ur处，使负载上的功率从A点移到B点。而B点与太阳能电池的最大功率点在同一条等功率线上，因此太阳能电池此时有最大功率输出。 本文采用固定电压法的控制策略 固定电压法是利用太阳能光伏电池输出最大功率时工作电压与开路电压存在近似的比例关系这一特性进行控制的一种最大功率点跟踪控制方法。 图2所示为不同情况下最大功率点电压和开路电压的关系曲线。由图2可知，最大功率点电压和开路电压的比例系数M。约为0.76，并且在外界温度和条件发生变化时，这个比例系数的变化不大，图中的实测点和拟合直线，误差在10%以内。
文中公式下标均为正体 基于防突变负载的光伏并网发电最大功率 点跟踪方法与实验研究* 方小坤1，安毓英2 （1扬州市职业大学，江苏扬州225009;2 西安电子科技大学，西安 710071） 摘要：太阳能光伏并网发电易受到电网不稳定因素影响，造成对最大功率点跟踪的误判。针对太阳能光伏并网发电过程中，电网负载变化影响光伏发电对最大功率点的跟踪问题，提出了一种能够在电网负载突变情况下的，防止最大功率点跟踪误判的方法。该方法在Boost 前级电路利用扰动观察法对最大功率点判断跟踪时，通过对电网电压和频率的检测，得到电网负载变化功率，补偿到最大功率点跟踪过程，避免由电网负载变化而引起的跟踪误判现象。通过实验结果表明：改进的防误判扰动观察法能够在电网负载变化下，对跟踪方向进行有效的判断，避免跟踪误判现象的发生，与一般扰动观察法相比，该方法能够有效的提高光伏并网发电效率。 关键词：光伏并网发电；最大功率点；跟踪算法；控制器 中图分类号：TM615文献标志码：A 文章编号：1001-1390（2015）00-0000-00 Study of maximum power point tracking method and experiment of photovoltaic power based on sudden changing load Fang Xiaokun1, An Yuying2 (1.Yangzhou Polytechnic College, Yangzhou 225009, Jiangsu, China. 2 Xi′dian University, Xi′an 710071, China) Abstract: Photovoltaic power system is easily influenced by unstabilizing factors, which can cause the misjudgment of maximum power point tracking. According to the effect of the changing load on the maximum power point tracking of photovoltaic power,a new maximum power point tracking method is presented to prevent the misjudgment of maximum power point tracking. The method can test and calculate maximum power point correctly which is superposed to the power of maximum power point, and compensate for power in the process of the maximum power point tracking, which can avoid the phenomenon of misconception. The experiment results show that, the improved method can avoid the misjudgment and obtain better tracking under the changing load. Compared with traditional perturbation and observation, the new control method of maximum power point tracking improves the efficiency of grid-connected PV. Keywords: grid-connected PV, maximum power point, tracing algorithm, controller 0 引言 随着科技的进步，太阳能利用已经在人们生活的方方面面得以体现，对人们日常生活起到了重大的影响，例如太阳能路灯、太阳能热水器、太阳能房屋和太阳能电池等，其本质的过程是对光能的转化利用。 基金项目：国家自然基金（50977081）
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：
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。
最大功率点跟踪原理 最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，简称MPPT）是一种可以提高太阳能发电效率的技术。它可以通过检测太阳能电池特性动态调整系统参数以获得最大功率输出，从而提高发电效率，节能降耗和节省成本。 太阳能电池作为一种可再生能源，受到环境变化影响较大，因此其输出功率会随着环境变化而变化。太阳能电池具有一定的特性，即电压和电流之间存在一个特定的最大功率点，在此最大功率点，太阳能电池可获得最大的转换效率。在这种情况下，最大功率点跟踪系统的目的就是为了检测当前环境的变化，自动调整系统参数，使太阳能电池能够达到最大功率。 最大功率点跟踪的基本原理如下：首先，它通过一种复杂的控制算法，监测控制电路对太阳能电池的当前电压和电流，并识别出当前系统的最大功率点。然后，系统会将功率调节系统的输出调节到最大功率点来达到最大效率。 最大功率点跟踪系统主要由逆变器、控制电路和传感器等部件组成。其中，逆变器是核心组件，其作用是把直流电源转换成交流电源，而控制电路则负责把外部的电压和电流信号变换成内部的控制信号，以此控制逆变器的工作状态。传感器则可以实时检测太阳能电池的输出电压和电流，再根据特定算法反馈给控制电路，以使系统输出更贴近最大功率点。 最大功率点跟踪技术的好处不仅仅是它可以提高系统的发电效
率，还能节省成本。通过该技术的应用，大大减少了太阳能发电过程中的电池损耗，有效的提升了系统的性能，节省了电力成本。此外，MPPT技术只需要少量的功耗，却可以提高发电效率，减少太阳能发电损耗，从而节约用电量，从而节省用电成本。最后，MPPT技术还可以减少太阳能发电系统的故障率，从而使系统利用率更高，节约投资成本。 总之，最大功率点跟踪技术是一项先进的可再生能源技术，它的应用可以有效的提高太阳能发电效率，减少电池损耗，节约用电成本，节省投资成本，减少故障率，从而推动可再生能源发电的发展。 本文分析了最大功率点跟踪原理，从而有效的提高太阳能发电效率，节省成本，从而促进可再生能源发电的发展。未来，最大功率点跟踪技术将会得到更好的发展。
光伏发电系统最大功率跟踪控制方法研 究与设计 摘要：光伏发电是新能源应用的一种重要形式，不仅能有效缓解传统煤炭资源的消耗，还能提高地区电网的供电可靠性，但其建设成本较高，为此需要提高光伏阵列的运行可靠性。本文提出一种基于P-V曲线斜率的分步长扰动观察法作为本文的最大功率点跟踪方法，并得到相应的仿真结果，通过仿真验证了方法的有效性。 关键词：光伏发电；最大功率点跟踪；分步长扰动观察法 引言 太阳能是一种和我们日常生活紧密相关的新能源，近年来得到我国政府的大力推广。最大功率点跟踪(MPPT)可以说是高光伏发电系统的发电效率的最简单有效的方法。为了得到太阳能电池的最大功率输出，需要实时不间断的对其输出功率进行监测，并要在实际的操作中调整光伏阵列的工作点，让其在最大功率点附近工作，从而实现最大功率点跟踪。 一、常用的跟踪方法 计算最大功率点跟踪的方法有很多，主要包括恒压跟踪法、增量电导法、扰动观察法、间歇扫描法等。 1、恒压跟踪法 从图1可以看出，假设当温度一定时，在不同光照强度下我们可以观察到太阳能电池板的最大功率点都近似于分布在一条垂直线的两侧，这条垂直线我们可以称为最大功率线，它可以近似的作为以电压V为常数的一条垂直线，从而可以人为地确定一个固定的电压作为光伏电池的工作电压，这就是恒压跟踪法。这种
方法优点就是简单可靠，应用十分广泛，但只能对光伏阵列的最大功率点进行估计，准确性不高，系统的可操作性不灵活，因此不合适应用在大型的发电系统中。 图1 恒压跟踪法原理图 2、增量电导法 增量电导法的计算原理是对太阳能电池阵列的瞬时导抗与导抗变化量进行比 较来实现最大功率点跟踪。通过观察太阳能电池P-V特性曲线可知，光伏阵列的 P-V特性曲线是一条单峰曲线，在其功率最大点处，功率对电压求导，值为零。 其特点就是跟踪的准确性比其它方法高，光伏发电系统在外部环境复杂的情况下 工作时，仍然发挥很好的作用。 3、扰动观察法 扰动观察法是基于首先对当前处于工作状态的光伏阵列的输出功率进行准确 的测量，其次在系统原工作状态下，人为的给输出电压增加一个电压分量（或叫 扰动），最后会检测出系统的输出功率发生变化，利用改变前后功率变化的大小 来寻找光伏发电系统的最大功率点。这种方法的优势是操作简单可靠，比较容易 实现，劣势是变化的步长大小不容易界定。 4、间歇扫描法 间歇扫描法是基于在相对固定的时间内扫描一段太阳能电池电压，将不同电 压下所对应的光伏阵列中的电流值进行记载，通过计算不同点的太阳能电池的输 出功率，就可以很容易地确定最大功率点。其不足是要对工作点的输出电压进行 周期性、不间断的扫描，这会使太阳能电池工作电压的处于不稳定的状态，从而 降低了整个系统的稳定性和工作效率。 二、基于P-V曲线斜率的分步长扰动观察法
光伏电池阵列最大功率点跟踪控制 随着人们对环境问题的关注日益加深，新能源技术成为人们研究的热点。光伏电池作为一种环保、可再生的能源，受到越来越多的关注。在光伏电池的应用过程中，最大功率点跟踪控制是一个非常重要的问题。本文将从光伏电池的基础知识、最大功率点的意义与特点以及最大功率点跟踪控制的方法等方面进行讨论。 一、光伏电池的基础知识 光伏电池是一种能够将阳光辐射能转化为电能的电池。光伏电池的工作原理是通过光电效应将光子能转化为电子能，从而形成电流。光伏电池的核心部分是由P 型半导体和N型半导体组成的PN结。当光子能进入PN结时，将会产生电荷对。电荷对会在内部电场的作用下产生电流，即产生光伏效应。 二、最大功率点的意义与特点 最大功率点是指光伏电池在给定辐照度和温度下，能够输出最大功率的电压和电流值的点。在实际的应用过程中，光伏电池的输出功率是与电流和电压相关的。因此，为了能够输出更多的电力，需要确保光伏电池的输出功率处于最大值。而最大功率点就是这个最高点。 最大功率点的实际位置是由光伏电池的辐照度、温度和电阻三个因素决定的。受到这些因素的影响，最大功率点经常会发生变化。因此，光伏电池的最大功率点需要进行跟踪控制，以便及时调整输出电压和电流，确保光伏电池能够输出最大功率。 三、最大功率点跟踪控制的方法 最大功率点跟踪控制的目的是让光伏电池处于最大功率点，从而获得最大的输出功率。最大功率点跟踪控制的方法有很多种，下面将简要介绍几种常用方法。 1、P&O（Perturb and Observe）算法
P&O算法是一种基于扰动和观察的最大功率点跟踪方法。该方法通过控制输出电压或电流的大小来寻找最大功率点。随着扰动信号的不断进行，系统中的功率值一直在变化。当扰动信号达到最大功率点时，系统中的功率值就会达到最大值。 2、Incremental Conductance算法 Incremental Conductance算法是一种在变化的环境下，通过控制输出电压或电流的大小来寻找最大功率点的方法。该方法根据光伏电池的电导率和环境温度等参数，以最小三角形的方式寻找最大功率点。 3、模糊控制算法 模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的最大功率点跟踪方法。通过将初始值设定为系统的最大功率点，然后不断地根据光伏电池的能量输出值进行决策和调整，以达到最大功率点。 四、总结 通过本文的介绍，我们了解了光伏电池的基础知识、最大功率点的意义与特点以及最大功率点跟踪控制的方法。最大功率点跟踪控制的实现，能够让光伏电池始终处于最佳状态，从而提高光伏电池的效率和使用寿命。未来，在更加环保和可持续的生产和生活方式的背景下，光伏技术将发挥越来越重要的作用，最大功率点跟踪控制也将成为光伏技术发展的重要组成部分。
风力发电系统最大功率追踪控制控制研究 本设计风力发电机的最大功率追踪控制（MPPT）系统，通过分析几种MPPT控制策略的特点，选取合适的算法，获得最大功率输出。本文首先介绍了课题的研究背景及其意义。其次为了方便实验室研究，开展了模拟风速，以及用直流电动机模拟风力机特性的研究工作。 本文介绍了几种最大功率的控制方法：功率信号反馈法、叶尖转速比控制法、三点比较法、爬山搜索法，重点介绍了爬山搜索法，然后又对比分析了三种爬山搜索。通过仿真研究，得出改进的变步长爬山搜索法具有跟踪稳定、效率更高的结论。 目录 风力发电系统最大功率追踪控制控制研究 (1) 1引言 (2) 1.1 课题的背景 (2) 1.2 风力发电发展情况 (2) 1.2.1国外风力发电发展情况 (2) 1.2.2 国内风力发电发展情况 (3) 1.3 风力发电技术发展状况 (3) 1.3.1恒速恒频发电系统 (4) 1.3.2变速恒频发电系统 (4) 1.4 本文的研究内容及研究意义 (4) 1.4.1 本文的研究内容 (4) 1.4.2 本文的研究意义 (4) 2 风力发电系统的分析与模拟 (5) 2.1 风力发电的基本原理 (5) 2.1.1 风力发电的基本原理 (5) 2.1.2贝茨(Betz)理论[6] (6) 2.2 对风速的模拟与仿真 (7) 2.3 对风力机的模拟与仿真 (9) 2.3.1 风力发电机的空气动力学特性 (9) 2.3.2 对风力发电机的模拟与仿真 (10) 2.4 直驱永磁同步发电机的模拟与仿真 (13) 2.4.1 直驱永磁同步发电机的模拟 (13) 2.4.2直驱永磁同步发电机的仿真 (15) 2.5 风力发电系统主电路拓扑 (16) 2.6 本章总结 (17) 3 风力发电系统最大功率追踪方法及仿真研究 (17)
光伏发电系统的最大功率跟踪控制 一、引言 光伏发电系统作为一种可再生能源发电方式，具有环保、安全、可持续等优势，逐渐受到关注。然而，光伏发电系统的发电功率受到天气、温度等环境因素的影响，导致输出功率存在一定的波动。为了最大化光伏发电系统的发电效率，我们需要实施最大功率跟踪控制。 二、最大功率跟踪控制的原理 最大功率跟踪控制是指通过调整光伏阵列输出电压和电流的方式，使得输出功 率达到最大。光伏阵列的输出功率一般由以下几个因素决定： 1. 太阳辐照度：太阳辐照度越高，光伏阵列的输出功率越大。因此，通过监测 太阳辐照度的变化，可以实时调整光伏阵列的工作状态。 2. 温度：高温会导致光伏电池的效率下降，从而减小了输出功率。因此，根据 温度变化调整光伏阵列的工作状态也是最大功率跟踪控制的一个重要因素。 3. 光伏阵列电压和电流：光伏阵列的输出功率与其电压和电流的乘积成正比。 通过控制电压和电流的变化，可以达到最大功率输出。 三、最大功率跟踪控制的方法 1. 突变搜索法：该方法通过固定步长搜索的方式，在不同的电压和电流点上测 量输出功率，并选择功率最大的点作为工作点。该方法简单有效，但可能存在多个局部最大值的问题。 2. 渐进调整法：该方法通过不断改变光伏阵列的工作电压和电流，观察功率变化，最终找到功率最大的点。该方法需要周期性地进行调整，但可以达到更精确的最大功率跟踪。
3. 梯度下降法：该方法利用数学模型计算出功率对电压和电流的梯度，并根据 梯度的方向调整光伏阵列的工作状态。该方法复杂度较高，但可以实现更精确的最大功率跟踪。 四、最大功率跟踪控制的应用 最大功率跟踪控制已经广泛应用于光伏发电系统中。通过实施最大功率跟踪控制，可以提高光伏发电系统的发电效率，增加发电量。这对于实现可持续能源发展、减少对传统能源的依赖具有重要意义。 除了光伏发电系统，最大功率跟踪控制的技术也可以应用于其他可再生能源发 电系统，如风力发电系统、潮汐发电系统等。通过调整工作状态，使得系统功率达到最大，可以提高可再生能源的利用效率。 五、光伏发电系统的最大功率跟踪控制的挑战 光伏发电系统的最大功率跟踪控制面临一些挑战。首先，光伏发电系统的输出 功率随天气、温度等环境因素的变化而发生波动，需要及时掌握这些变化并做出调整。其次，最大功率跟踪控制的实施涉及到复杂的电路和控制算法，需要充分考虑系统的稳定性和可靠性。 六、结论 最大功率跟踪控制是提高光伏发电系统发电效率的重要手段。通过调整光伏阵 列的工作状态，使得输出功率达到最大，可以提高系统的发电量。最大功率跟踪控制的实施方法多种多样，可以选择合适的方法根据实际情况进行调整。光伏发电系统的最大功率跟踪控制技术还面临一些挑战，需要进一步研究和改进。但总体来说，最大功率跟踪控制对于实现可持续能源发展具有重要意义。随着技术的不断进步，相信最大功率跟踪控制技术在未来会有更广泛的应用。
船用光伏发电系统最大功率跟踪及自动跟踪控制研究 船用光伏发电系统是指通过太阳能电池板将太阳辐射转换为电力的一种装置。在海上运行的船只，如果利用太阳能进行发电，既可以减少化石能源的使用，又可以贡献环保尽责，具有十分广泛的应用前景。而船用光伏发电系统的最大功率跟踪控制技术，则可以保证光伏电池板输出功率最大化，提高系统的发电效率。 船用光伏发电系统的最大功率跟踪 太阳能电池板在光照条件下，会产生一个最大功率点，此时电池的电压、电流、输出功率均处于最优状态。而由于光照条件的变化，太阳能电池板产生的最大功率点也会发生变化。为了保证整个系统的发电效率，需要对太阳能电池板的输出功率进行跟踪和调整。 在船用光伏发电系统中，常常采用的最大功率跟踪方法是填充因子法。填充因子是反映电池板内阻、光强度和温度等因素对输出功率的影响的一个参数。在跟踪过程中，系统通过检测电池板输出的电压和电流，计算得出当前填充因子，然后根据填充因子的大小调整电池板的工作点，使得功率输出接近最大值。通过逐步调整电池板的工作点，就能找到恰当的最大功率点。 自动跟踪控制技术 为了进一步提高船用光伏发电系统的发电效率，自动跟踪控制技术被应用到系统中。自动跟踪控制技术可以根据太阳的位置
和角度，在不同方位角和俯仰角下调整太阳能电池板的朝向，使得太阳能电池板始终保持在最佳工作状态。由于船只在海上运行，受风、浪的影响比较大，因此需要采用相应的控制算法。 在船用光伏发电系统中，自动跟踪控制技术可以分为两种：经纬度跟踪技术和加速度计跟踪技术。经纬度跟踪技术需要利用GPS定位系统获取所在位置的经度和纬度，并根据太阳位置 的计算公式计算出太阳在不同时间点和不同位置的方位角和俯仰角，从而进行调整。而加速度计跟踪技术则通过感应器或者加速度计来感知船只运动的状态，通过控制器实时计算出太阳位置的角度，再驱动电机进行调整。 总体来看，船用光伏发电系统的最大功率跟踪控制技术和自动跟踪控制技术，能够大幅提高系统的发电效率，减少化石能源的使用，降低环境污染，具有很好的应用前景。相关数据指的是船用光伏发电系统的发电效率、填充因子、最大功率点跟踪精度、自动跟踪控制精度等指标。以下是一些相关数据的解释和分析。 1. 发电效率：发电效率是指太阳能电池板把光能转化为电能的效率，单位为百分比。发电效率越高，系统发电时利用太阳能的效率就越高。目前商用太阳能电池板的发电效率一般在 15%~20%之间。但是，在实际运行中，因为光照和温度等因 素的影响，系统的发电效率可能会下降。 2. 填充因子：填充因子是反映电池板内阻、光强度和温度等因素对输出功率的影响的一个参数。填充因子越高，说明电池板
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。
最大功率点跟踪（MPPT）基本原理 MPPT名词解释 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。 MPPT 控制器 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。
课程设计说明书 风力发电机组控制系统设计-最大功率点跟踪控制 专业新能源科学与工程 学生姓名喻绸绢 班级能源121 学号1210604122 指导教师薛迎成 完成日期2015年12月14日
目录 1。控制功能设计要求 0 1。1任务 0 2.设计 (2) 2.1 介绍对象（风力发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究）2 2.2控制系统方案 (2) 2。2.1风力机最大功率点跟踪原理 (2) 2。2.2风力机发电系统 (5) 2.2.3风速变化时的系统跟踪过程 (10) 3。硬件设计 (12) 4.软件设计 (15) 5。仿真或调试 (16) 参考文献 (18)
1。控制功能设计要求 1。1任务 能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗，因此，可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注,其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一. 目前，变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速，使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能;在高于额定风速时,通过对桨距角的调节，使风机以额定功率输出。常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法、模糊控制法、混合控制法等。为了充分利用风能，提高风电机组的发电总量，本文分析风机特性及最大功率点跟踪（maximum pow er point tracking MPPT）工作原理.众多的MPPT实现方法各有千秋，对于不同的应用场所各有所长，对于多种方案，需要进行大量细致的实验工作和数据分析. 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
光伏最大功率点跟踪系统的设计-DC/DC变换模块 摘要 本文是针对光伏发电系统中的DC/DC变换器而展开的研究，总结了光伏发电系统中DC/DC 变换器的应用场合；探讨了应用软开关技术、三电平技术于系统中的必要性；详细分析了非对称结构ClassD升降压的DC/DC变换器电路以及双管正激组合式变换器。包含其的电路结构图、电路原理、工作模式等。 关键词：光伏、最大功率跟踪、DC-DC变换器 目录 摘要III Abstract IV 1 绪论1 1.1课题的研究背景1 1.2课题的研究目的1 1.3课题研究的现状1 1.4课题研究的主要内容3 2 基于DC/DC变换器最大功率点跟踪4 2.1 光伏电池工作原理4 2.2 MPPT研究的必要性5 2.3基于DC/DC变换器MPPT研究的必要性7 2.4基于DC/DC变换器MPPT实现原理及算法介绍9 3 光伏发电系统中DC/DC变换器应用场合11 3.1 蓄电池充电控制器11 3.2 光伏水泵系统12 3.3 联网逆变器14 4 光伏发电系统中的DC/DC变换器18 4.1 非对称的Class D的升降压20 4.1.1 电路器件的工作原理20 4.1.2 PWM信号的产生21 4.1.3 电路的工作模式22 4.1.4 电路特性分析24 4.1.5 恒电压DC/DC变换控制原理图25 4.2 双管正激组合式变换器25 4.2.1 主电路结构25 4.2.2 主电路工作原理26 4.2.2 基本理论分析27 结论30 参考文献31 致谢33 1 绪论 1.1 课题的研究背景 从远古到现代，人类一直都在摸索如何更好的利用太阳能。古代有太阳灶，现代有太阳能热水器。虽然我们地球上接收到的太阳能只占太阳自身表面的二十亿分之一，但是这部分能量是整个地球所需要总能量的几万倍，对人类而言，这就是一笔取之不尽用之不竭的财富。太阳能与煤炭、石油等矿物燃料不一样，它不会导致“温室效应“，不会影响全球性的气候变化，更不会造成环境的污染。特别是最近10来年，因为石油可开采量的日益减少以及生态环境的逐渐恶化，太阳能这一完美的替代品受到越来越多的国家重视，各国也在积极开发各种新的光电技术以及新型光电材料，都是为了解决自身的能源危机，来扩大太阳能的利用领域。从发电、取暖、到各式各样的太阳能利用设备，它的应用非常广泛，甚至在某些领域，太阳能的使用已开始进入实用阶段，实现了基本大众化。 1.2 课题的研究目的 电能是到现在为止使用上最便捷，应用上最广泛的能源，所以光电的转换在太阳能的应用领域占据着及其重要的地位，光伏电池(Solar Cell)[1]就是一种经过太阳光的照射后，把光能转变成电能的一种转换元件。也有人称它为光伏电池((Photovoltaic，简称PV) 。而现在光伏系统的最大问题是光伏电池的转换效率较低并且它的价格十分昂贵，所以如何在现在的光电元件转换技术基础上，再进一步提高光伏电池的转换效率，充分利用光伏阵列转换的能量，这是光伏系统现在所研究的重要方向。本课题从光伏电池的光伏特性这一基础出发，在如何提高光伏电池的能量转