燕山大学本科生毕业设计（论文）
本科毕业设计（论文）
最大功率跟踪控制在直驱型风力发电系统中的应用
***
燕山大学
年月
摘要
本科毕业设计（论文）
最大功率跟踪控制在直驱型风力发电系统中的应用
学院：燕山大学里仁
学院
专业：应用电子
学生姓名： ***
学号： ***
指导教师： ***
答辩日期：
燕山大学本科生毕业设计（论文）
燕山大学毕业设计(论文)任务书
学院：电气工程学院系级教学单位：电气工程系
摘要
摘要
能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用已受到世界各国的高度重视。近年来人类所取得的高新科学技术应用于风力发电系统中，不断提高风能的变换效率和质量，具有十分重要的意义。风能资源属于自然现象，所以对风力资源的开发和利用具有许多不便的方面。本文主要研究变速风力发电系统最大功率点的跟踪问题，以使风力机在处于额定风速以下时能够实现最大风能捕获。风力发电系统所采用的功率变流器和最大功率点的跟踪控制策略提供了基本的研究平台，以完成本课题的研究。
为了将风能输送给电网，变速风力机要有变流器将发电机发出的电压和频率都不断改变的电能转换成恒频恒压的电能，再传输给电网。本文采用了变速风力机，永磁发电机，三相AC-DC-DC-AC变流器，变压器等构建了变速风力发电系统。鉴于DC-DC直流环节在能量传输中的重要性，本文专门研究了Boost变换器在变速风力发电系统中所起的作用。
本文接着阐述了变速恒频风力发电系统最大功率输出原理，分析对比了几种常见的风能跟踪算法，对爬山算法进行了着重研究。
关键词：变速风力机，永磁发电机，最大功率点跟踪，AC-DC-DC-AC变换器，Boost变换器
最后用matlab仿真工具建立了风力发电控制系统的仿真模型，实现风力机最大功率点追踪MPPT(Maximum Power PointTracking)控制。
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Abstract
The environment，energy are urgent problems of survival and development of human．Mainly，Conventional energy are coal oil and natural gas．It is not only restricted，but also causing serious air pollution．Therefore，the utilization of renewable energy especially wind power development is regarded by many country in the world．In the recent year，the human used high—tech applied to wind power system，Continuously improving the efficiency and quality of the wind power have great significance．Wind energy resources belong to the natural phenomenon，So the development and use of the wind resource have many inconvenience.This thesis focuses on the problem of maximum power point tracking for achieving the maximum wind energy tracking of variable speed wind turbine power generation systems atlow wind speed．Power electronic converters and maximum power point tracking strategys in wind generator systems provide the basic platform to accomplish the research of this thesis．In order to send wind energy to a utility grid，a variable speed wind turbine requires a power electronic converter to convert a variable voltage variable frequency source into a fixed voltage fixed frequency supply．Variable speed wind turbine、permanent magnet generator、three--phase AC-DC-DC-AC converter as well as transformer,are introduced in the thesis for establishing variable-speed wind energy conversion systems.Furthermore，as the important section of DC link to deliver power of energy in the converter system,Boost converter are introduced and specifically analyzed in this thesis．
Second，introduced the principle of maximum power output of VSCF wind power generation system，analyzed and compared of several familiar wind power tracking algorithm，especially climbing algorithm．
At last，set up the wind power system model by matlab tool，and achieved wind turbine maximum power point tracking(MPPT)．
Keywords：Variable speed wind turbine，Permanent magnet generator,Maximum
摘要
power point tracking，AC—DC—DC—AC converter,boost converter
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目录
摘要 (4)
Abstract (5)
第1章绪论 (9)
1.1课题背景 (9)
1.1.1 全球风电产业的发展现状及前景 (9)
1.1.2 我国发展风力发电的必要性 (10)
1.2 风力发电技术的现状及发展 (13)
1.4 论文的内容安排 (16)
1.4.1主要研究工作 (16)
1.4.2论文结构安排 (17)
第2章风力发电系统介绍 (18)
2.1风力发电的理论基础 (18)
2.2风力发电机的组成结构 (21)
2.3风力机的分类及功率控制方法 (22)
2.4本章小结 (25)
第3章最大功率点跟踪控制系统的设计 (26)
3.1最大功率点跟踪算法的分类 (26)
3.1.1叶尖速比控制算法T IP-S PEED—R ATIO(TSR)C ONTROL (26)
3.1.2功率信号反馈算法P OWER S IGNAL F EEDBACK(PSF)C ONTROL (27)
3.1.3登山搜索算法H I LL-CLIMB S EARCHING(HCS)C ONTROL (28)
3.2最大功率点跟踪控制系统的设计 (31)
3.3本章小结 (37)
第4章DC／Dc变换器的设计 (38)
4.1DC/DC变换器概述 (38)
4.2DC/DC变换器参数设计及其仿真 (39)
4.3本章小结 (42)
第5章变速风力发电系统的仿真与分析 (43)
摘要
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第1章绪论
1.1 课题背景
目前，作为世界能源主要支柱的石油、天然气、煤炭等不可再生资源的储量非常有限。近年来在世界能源消费构成中，占能耗比重展大的是石油，其次是煤和天然气，这些都是非可再生能源资源。已探明的石油储量将于2010-2035年耗掉800；而天然气和煤，从现在算起。天然气只能再用40-80年，煤可再用200-300年。随着世界能源消费量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据美国能源信息署(EIA)统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215．6亿吨．2001年达到239．0亿吨，2010年为277．2亿吨．预计2025年达到371．2亿吨，年均增长1．85％。稳定、可靠和清洁的能源供应是人类文明、经济发展和社会进步的保障，石油、天然气、煤等化石能源在上两个世纪无疑促进了人类文明的进步和发展。但是，化石燃料的大量消耗，不仅让人类面临资源枯竭的压力，同时也感受到了环境恶化的威胁，能源危机及其带来环境污染成为阻碍人类进一步发展的桎梏。因此必须采取可持续化发展战略，利用科技手段开发洁净绿色的可再生能源，研究风力发电、太阳能发电、生物质能、海洋能发电等环保型可再生能源。全球已有35个发达国家和100个发展中国家制定了全国性的可再生能源的发展目标。
1.1.1 全球风电产业的发展现状及前景
在政策的鼓励下，2003-2007年，全球风电平均增长率为24．7％。2007年，全球大约生产了2000亿千瓦时风电电力，约占全球电力供应的1％，全球风电新增装机容量约为2000万千瓦，累计装机9400万千瓦。2008年风电成为非水电可再生能源中第一个全球装机超过1亿千瓦的电力资源。作为能源领域增长最快的行业，风电行业共为全球提供了近20万个就业机会，仅2006年风电场建设投资就接近170亿欧元。
第1章绪论
目前在全球范围内，欧洲和美国在风电市场中占统治地位，其中德国是目前风电装机容量最大的国家，装机容量超过2000万千瓦，美国和西班牙也都超过了1000万千瓦。印度是除美国和欧洲之外新增装机容量最大的国家，装机总量也超过了600万千瓦。
风电与火电等传统电力相比，最大的竞争劣势就是成本较高、经济性不好。经过30年的努力，随着市场不断扩展，风电的成本也大幅度下降，每千瓦时风电成本由20世纪80年代初的20美分下降到2007年的4-6美分。在风能资源较好的地方，风电完全可以和燃煤电厂竞争，在某些地区甚至可以与燃气电力匹敌。尽管风电还存在着如电网适应能力、风能资源预报水平、海上风电发展等方面的问题，但在市场逐步扩大、技术和产业成熟度不断提升、与常规能源相比的经济性优势逐步凸显、特别是政策环境前景非常明朗的情况下，世界各国都对风电发展充满了信心。全球风能理事会对风力发电的成本下降进行了研究，认为风力发电的成本下降60％依赖于规模化发展，40％依赖于技术进步。估计到2020年，陆上风机的总体造价还可以下降20％-25％，海上风机的造价可以降低40％以上，发电成本可以同幅下降。欧美都公布了2030年风电发展目标，提出了2030年风电满足20％甚至更多电力需求的宏大目标，届时都将发展约3亿千瓦的规模，这也为全球风电的长期发展定下了基调。国际能源署2008年颁布的((2050年能源技术情景》判断，2010-2050年，全球风电平均每年增加7000万千瓦，风电将成为一个庞大的新兴电力市场。
随着风电技术的同趋成熟，依靠风力发电来增加能源供应的方式越来越受到世界各国的青睐。以欧美等发达国家为代表，全球风电呈现出规模化发展态势。
1.1.2 我国发展风力发电的必要性
人类利用风能的历史可追溯到中世纪甚至更早，最初是将风能转换为机械能，以后则是电能。我国利用风能的历史悠久，迄今已经有数千年，是世界上利用风能最早的国家之一。远在三千年前，就有了风帆航运，在一千七百年前发明了帆布风车提水机，主要用于农田灌溉、盐池提水、风力磨粉等。
随着中国经济发展的提速，社会发展日新月异，人民生活水平不断提高，
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但是这很大程度上是以牺牲大量资源、破坏生态环境为代价的。我国能源发展面临的问题日益突出，概括起来主要有四个方面：
(1)能源资源总量少，优质资源尤其短缺
中国人均拥有能源只有世界平均值的40％，特别是中国石油资源量严重不足，最终可开采储量仅占世界石油可采储量3％左右，剩余可开采储量仅占世界剩余可开采石油储量的1．8％。因此，中国能源供应将面临长期后备资源不足，特别是优质能源短缺的问题。
(2)能源利用技术落后，能源利用效率低
目前，中国在能源利用技术方面与世界其他国家存在着较大的差距，能源效率仅为32％，约低于世界平均水平10个百分点；单位GDP能源消耗是美国的3.5倍、日本的9.7倍，是世界平均水平的3倍。
(3)环境污染问题日益严峻
中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。目前能源消耗构成中煤炭占67％，过分依赖消耗煤炭能源造成了严重的煤烟型环境污染。中国每吨标准煤的能源消耗，排放的温室气体比世界平均水平高出50％。在不远的将来，中国将在排放总量上超过美国，成为世界第一大温室气体排放国。
(4)能源结构不合理
中国能源以煤为主，这远远偏离当前世界能源消耗以油气等优质能源为主的基本趋势和特征。据专家预测，为实现中国2020年国民生产总值翻两番的目标，能源供应至少要翻一番，2020年中国仅用发电的煤耗将需要近14亿吨标煤，能源供应需求量将超过30亿吨标准煤。面对如此巨大的能源需求和“石油供求不足，煤炭接近开采极限"的严峻形势下，调整能源结构和大规模开发可再生能源成为当务之急。世界风能总量为2×10”，大约是世界总能耗的3倍；如果风能的l％被利用，则可以减少世界3％的能源消耗。风能的利用将可能改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。从可再生能源的发展和利用来看，风能是世界上增长最快的能源，年增长率达到27％。风能产业将作为新兴产业在未来20年高速增长，是可再生能源发展的重点，也是最有可能大规模发展的能源之一。国际能源专家预言：2l世纪是风力发电的世纪，绿色能源一风力发电将为人类最终解决能源问题带来新的希望。我国具有非常丰富的风力资源，国家非常重视风电产业的发展。利用风能来
第1章绪论
发电，能减少环境污染、保护气候资源，使人类的健康和地球上的生命免受不良影响。我国发展风电的必要性主要体现在以下几个方面：
(1)实现能源多元化，调整我国当前能源结构
目前，我国可开发和利用的风力资源储量约为10亿kΩ，而目前我国风力发电仅占全国电力装机容量0．11％。根据国家发改委的长期产业规划，中国的风电装机规划为2005年完成100万kΩ，2010年500万kΩ，2015年i000万kΩ，2020年3000万kΩ，届时风电装机占全国电力装机的2％。因此，风力发电作为成熟技术的优势对缓解我国电能紧张、改善我国能源结构有重要作用。
(2)通过自主研发，提升风力发电机组的国产化率和行业竞争力
我国风力发电起步较晚，目前全国已建成60多个风电场，装机规模达到了100多万kW，装机量以每年20％以上的速度递增。目前风电机组主要制造商集中在欧美国家，我国大部分风力发电机依靠进口。如2004年我国76．4万kW的风电装机容量中，82％的设备来自进口，其中丹麦NECMICON公司的产品就占到中国总装机容量的30％；而大部分国产风力机组，其技术也主要靠国外引进。因此，研究具有自主知识产权的风力发电系统具有极大的产业化和市场发展前景，同时能够提高我国风力发电的技术水平，提高我国风电行业在国际上的行业竞争力。
(3)减少能源损耗，减少温室气体排放
风能属于可再生能源，风电作为一种温室气体零排放的替代能源技术，被广泛认为有可能在未来取代传统的化石燃料，选择风力发电可以延缓煤、石油、天然气等常规能源日益严峻的枯竭趋势。经过计算，平均每装一台单机容量为l兆瓦的风能发电机，每年可以减排2000吨二氧化碳(相当于种植276平方千米的树木)、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，我国在这种国际形势下更应该加大对风能利用的研究。
(4)在解决偏远边区用电、脱贫致富方面发挥重大作用。
我国地域辽阔，广大边远山区、沿海岛屿和少数民族地区地广人稀、交通不便，利用大电网的延伸难以解决供电问题。这些地方一般使用柴油或汽油发电机组供电，发电成本相当高，而这些地方大部分处在风力资源丰富地区。
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如果能够充分利用该地区的风力资源来解决无电、缺电问题，将大量节约燃料和社会资源，同时还能减少环境污染，有着十分显著的经济效益和社会效益。地球上风能资源蕴藏丰富，是一种清洁、廉价的可再生能源。近年来，可再生能源利用的迅猛发展特别是风力发电的高速增长引起了能源界的高度重视。大力发展风力发电必将对我国的能源结构产生积极的影响，为中国实现可持续发展做出突出贡献。我国政府己通过立法将可再生能源纳入国家可持续发展战略，开发新能源尤其是风能资源已成为中国实现可持续发展的关键。
1.2 风力发电技术的现状及发展
在风力发电技术方面，目前实际运用的技术主要有：
1、定桨距风力发电技术
定桨距风力发电机组的主要结构特点是：桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。这一特点给定桨距风力发电机组提出了两个必须解决的问题。一是当风速高于风轮的设计点风速即定额风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附近，因为风力机上所有材料的物理性能是有限度的。桨叶的这一特性被称为自动失速性能。二是运行中的风力发电机组在突然失去电网(突甩负载)的情况下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机。早期的定桨距风力发电机组风轮并不具备制动能力，脱网时完全依靠安装在低速轴或高速轴上的机械刹车装置进行制动，这对于数十千瓦级机组来说问题不大，但对于大型风力发电机组，如果只使用机械刹车，就会对整机结构强度产生严重影响。为了解决上述问题，桨叶制造商首先在20世纪70年代用玻璃钢复合材料研制成功了失速性能良好的风力机桨叶，解决了定桨距风力发电机组在大风时的功率控制问题：20世纪80年代又将叶尖扰流器成功地应用在风力发电机组上，解决了在突甩负载情况下的安全停机问题，使定桨距(失速型)风力发电机组在近20年的风能丌发利用中始终占据主导地位，直到最新推出的兆瓦级风力发电机组仍有机形采用该项技术。
2、变桨距发电技术
变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相比，具有在额定功率点以上输
第1章绪论
出功率平稳的特点。变桨距风力发电机组的功率调节不完全依靠叶片的气动性能。当功率在额定功率以下时，控制器将叶片节距角置于0°附近，不作变化，可认为等同于定桨距风力发电机组，发电机的功率根据叶片的气动性能随风速的变化而变化。当功率超过额定功率时，变桨距机构开始工作，调整叶片距角，将发电机的输出功率限制在额定值附近。但是，随着并网型风力发电机组容量的增大，大型风力发电机组的单个叶片已重达数吨．对操纵如此巨大的惯性体，并且响应速度要能跟上风速的变化是相当困难的。事实上，如果没有其他的措施的话，变桨距风力发电组的功率调节对高频风速度变化仍然是无能为力的。因此，近年来设计的变桨距风力发电机组，除了对桨叶进行节距控制以外，还通过控制发电机转子电源来控制发电机转差率，使得发电机转速在一定范围内能够快速响应风速的变化，以吸收瞬变的风能，使输出的功率曲线更加平稳。变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相比，在相同的额定功率点，额定风速比定桨距风力发电机组要低。对于定桨距风力发电机组，一般在低风速段的风能利用系数较高。当风速接近额定点，风能利用系数开始大幅下降。因为这时随着风速的升高，功率上升已趋缓，而过了额定点后，桨叶己开始失速，风速升高，功率反尔有所下降。对于变桨距风力发电机组，由于桨叶节距可以控制，无需担心风速超过额定点后的功率控制问题，可以使得额定功率点仍然具有较高的功率系数。由于变桨距风力发电机组的桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制的，它不受气流密度变化的影响。无论是由于温度变化还是海拔引起空气密度变化，变桨距系统都能通过调整叶片角度，使之获得额定功率输出。这对于功率输出完全依靠桨叶气动性能的定桨距风力发电机组来说，具有明显的优越性。
3、变速恒频发电技术
变速恒频风力发电机组于20世纪的最后几年加入到大型风力发电机组主流机型的行列中。与恒速风力发电机组相比，变速风力发电机组的优越性在于：低风速时它能够根据风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能；高风速时利用风轮转速的变化，储存或释放部分能量，提高传动系统的柔性，使功率输出更加平稳。因而在更大容量上，变速风力发电机组有可能取代恒速风力发电机组而成为风力发电的主力机型。变速风力发电机组的控
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制主要通过两个阶段来实现。在额定风速以下时，主要调节发电机反力矩使转速跟随风速变化，以获得最佳叶尖速比，因此可作为跟踪问题来处理。在高于额定风速时，主要通过变桨距系统改变桨叶节距来限制风力机获取能量，使风力发电机组保持在额定值下发电，并使系统失速负荷最小化。目前具有变速恒频发电技术的机组主要有：
1、双馈型风力发电机组
双馈异步发电机是结合了异步发电机和同步发电机的优点而发展起来的一种新型发电机。双馈异步发电机由绕线转子感应发电机和在转子电路上带有整流器和直流侧连接的逆变器组成。发电机向电网输出的功率由两部分组成，即直接从定子输出的功率和通过逆变器从转子输出的功率。风力机的机械速度足允许随着风速而变化的。通过对发电机的控制使风力机运行在最佳叶尖速比，从而使整个运行速度的范刚内均有最佳功率系数。因此双馈异步发电机具有良好的调速性能、有功和无功功率独立可调、改善电网功率因数、提高系统的稳定性
以及相对较小的励磁容量等优点，在风力发电技术中，由于双馈发电机能变速恒频运行，实现了机组和电网的柔性连接从而大大缓解了机组轴系的机械应力并降低了系统成本。与此同时，采用原动机最佳效率跟踪控制还能够提高整个风力或水力发电系统的效率。因此目前双馈发电机己经成为主流的风力发电机。
2、无刷双馈发电机组
双馈无刷发电机定子有两套级数不同的绕组，一个称为功率绕组，直接接电网；另一个称为控制绕组，通过双向变频器接电网，取消了电刷和滑环，转子的极数应为定子两个绕组极对数之和。这种无刷双馈发电机定子的功率绕组和控制绕组的作用分别相当于有刷双馈发电机的定子绕组和转子绕组，因此，尽管这两种发电机的运行机制有着本质的区别，但却可以通过同样的控制策略实现变速恒频控制。
3、高速同步发电机组
在同步发电机和电网之间使用变频器，转速和电网频率之间的耦合问题将得以解决，变频器的使用，使风力发电机可以在不同的速度下运行，并且使发电机内部的转矩得以控制，从而减轻传动系统应力，通过对变频器电流
第1章绪论
的控制，就可以控制发电机转矩，而控制电磁转矩可以控制风力机的转速，使之达到最佳运行状态。
同步发电机经全容量变频器接入电网实现变速恒频发电。除具有变速恒频运行、有功无功独立可调以及良好的运行稳定性以外，同步发电机还具有以下特点：电机制造技术成熟、运行可靠且无需定期维护，特别适用于海上风电场等维护与检修困难的场合；交直交变频器中的交一直变换可采用二极管整流+直流斩波，结构简单；发电机发出的全部功率均通过变频器，较双馈风力发电系统容量大，投资和损耗大，谐波吸收困难；在相同的条件下，同步发电机的调速范围比异步发电机更宽。异步发电机要靠加大转差率才能提高转矩，而同步发电机只要加大功角就能增大转矩。因此，同步发电机比异步发电机对转矩扰动具有更强的承受能力，能做出更快的响应。
4、低速永磁直驱发电
根据风能资源的特点，风力机通常以转速(20～30r／min)旋转，而常见的风力发电机由于极对数较小因此额定转速较高(如：4极电机额定转速为l 500r／min)。为连接转速不同的风力机与发电机，采用转速比较高的(如l：50)齿轮箱传动装置不可避免。齿轮箱传动装置的引入不但增加了系统的技术要求和成本，同时还降低了系统的可靠性。永磁直驱或半直驱风力发电机采用永磁材料并通过适当的设计提高发电机极对数以减小发电机额定转速，从而实现风力机直接驱动或通过低转速比齿轮变速装置半直接驱动发电机。与双馈风力发电机与变速感应风力发电机相同，永磁直驱或半直驱风力发电机也具有变速恒频发电、有功无功独立调节等优点，此外这类发电机还具有以下特点：降低了机械传动的要求，减小系统成本并提高运行可靠性：采用永磁材料，发电机能量密度高，重量轻，效率高；无碳刷与滑环，运行可靠，维护工作量小。
1.4 论文的内容安排
1.4.1主要研究工作
1、掌握直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制的原理
2、利用MPPT控制策略设计一个适合于直接驱动型风力发电系统的变流器
3、建立数学模型。
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4、利用Ｍａｔｌａｂ/ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对设计的电路进行仿真研究
1.4.2论文结构安排
第一章介绍了风力发电研究的意义和背景，以及全球和我国风电发展的现状和前景。
第二章阐述了风力发电的理论基础，介绍了风力发电系统的一些重要特性参数，分析了风力机的组成结构、分类以及各种功率控制方法。
第三章重点研究了风力机的最大功率跟踪控制方法，分析比较了采用尖速比控制、采用功率曲线控制和爬山搜索算法这三种常见的最大功率跟踪控制算法。针对直驱永磁同步发电系统提出了一种爬山搜索控制策略。
第四章利用MPPT控制策略设计一个适合于直接驱动型风力发电系统的变流器。针对DC/DC变换选用了boost升压电路，然后对变换阻抗的DC ／DC变换器进行了具体设计。
第五章
第2章风力发电系统介绍
第2章风力发电系统介绍
2.1 风力发电的理论基础
风能的计算，由流体力学可知，气流的动能为
E=1/2mv2(2-1) 式中E：气流动能
m：气流质量
v：气流速度
设单位时间内流过截面积为S的气体的体积为V，如果以p表示空气密度，则该体积的空气质量为
m=ρv=ρSv (2-2) 这时气流所具有的动能为
E=1/2ρSv3(2-3) 式中E：风能
：空气密度
S：截面积
v：气流速度
由风能的公式可以看出，风能大小与气流通过的面积成正比，与气流速度的立方成正比。
贝兹定理：
由风力机气动理论一贝兹定理，假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，具有无限多的叶片，气流通过风轮时没有阻力，此外，假定气流经过整个风轮扫掠面时是均匀的，并且气流通过风轮前后的速度为轴向方向。分析理想风轮在流动大气中的情况，如图2-1所示：
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图2-1风轮在流动大气中的情况
1v ：距离风力机一定距离的上游风速；
v ：通过风轮时的实际风速；
v 2：离风轮远处的下游风速；
设通过风轮气流的上游截面积为1S ，下游截面积为是2S 。由于风轮的
机械能量仅由空气的动能降低所致，因而v2必然低于1v ，所以通过风轮的
气流截面积从上游至下游是增加的，即是2S 大于1S 。
假定空气是不可压缩的，由连续条件可知：
S 1v 1=S 2v 2=Sv (2-4)
风作用在风轮上的力可由Euler 理论写出
F=ρSv(v 1-v 2) (2-5) 式中F ：作用力
故风轮吸收的功率为
P=Fv=ρSv 2(v 1-v 2) (2-6) 式中P ：吸收的功率
此功率是由动能转换而来的，从上游到下游动能的变化为
△E=1/2ρSv(v 1-v 2) (2-7) 令P=△E ，可以得到
v=(v 1+v 2)/2 (2-8)
第2章 风力发电系统介绍
作用在风轮机上的力和提供的功率可写为
F=1/2ρSv(v 12-v 22) (2-9)
P=1/4ρSv(v 12-v 22) (2-10) 对于给定的上游速度1v ，可写出以2v 为函数的功率变换关系，将上式微分得到：
dP/dv 2=1/4ρSv(v 12-2v 1v 2-3v 22) (2-11) 令dP/dv=0，求解可得到：v 2=v 1/3，将P 的表达式，得到最大功率为：
Pmax=8/27ρSv 13 (2-12) 最大风能利用系数
C pmax =Pmax/(21ρSv 13)= 2716 (2-13)
这就是贝兹理论的极限值，它说明风力机从自然风中获取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为在尾流中的旋转动能。能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异。应此，风力机实际风能利用系数q<0.593，目前的技术水平下，风力机能达到的风能利用系数大都在0.4-0.5。风轮实际能得到的有用功率输出为
P=21ρSv 3C P (2-14)
除了风能利用系数P C 外，风力发电机还有两个非常重要的参数：叶尖
速比λ和桨距角β：叶尖速比λ是为了表示风轮在不同风速中的状态而引入的，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来表示。
λ= ωR/v
(2-15)
其中ω：风轮的转速
R ：风轮半径
v ：风速
桨距角β是指风轮叶片上某一点的弦线与叶片旋转平面间的夹角。定桨距风力发电机的桨距角在安装时固定，不能变化。而变桨距风力机的桨距角可以随着风速变化而变化，以限制功率的增加。
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
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。
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。
轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法 龚建伟 黄文宇 陆际联 (北京理工大学机器人中心，北京 100081) 摘 要：本文提出了一种轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法，航向预估量根据机器人前轮偏角和纵向速度实时得出，预估量与机器人实际航向之和作为控制反馈航向.仿真和实验时用PID 控制器和航向预估算法结合进行航向跟踪，结果表明该算法与常规PID 算法相比，对机器人纵向速度适应范围较宽，能有效地改善控制器的动态特性，表现出了较好的自适应能力. 关键词：轮式移动机器人；自主车；侧向控制；航向跟踪；预估控制 1 引言 Introduction 轮式移动机器人是一个具有大延迟、高度非线性的复杂系统，建立精确的数学模型十分困难，在进行航向跟踪控制时，参数的变化对系统模型影响较大，其中纵向速度的变化影响最为明显.轮式移动机器人航向跟踪一般控制方法是把期望航向与机器人实测航向之差作为控制器输入偏差，控制器输出控制量为机器人的前轮偏角.轮式移动机器人的航向与其纵向速度、横向速度、前轮偏角、机器人绕其重心的转动惯量、重心位置、前后轮侧偏系数以及实际道路情况等诸多因素有关，在常规控制方法中，只考虑了期望航向与实际航向的偏差，而未能包含其它因素的影响，因此难以达到满意的控制效果，当系统参数特别是某些敏感参数发生变化时，就必须重新设定控制器参数.例如，我们用常规PID 控制器进行航向跟踪实验，在某一纵向速度下整定好PID 控制参数，当纵向速度发生很小变化时，必须重新整定PID 参数，否则控制性能变坏，超调较大，甚至出现振荡.表现在路径跟踪实验中，则是在该速度下能较好地完成弯道或急弯等路径跟踪任务，而速度变化后，跟踪误差变大或出现大幅度振荡.因此，在轮式机器人航向跟踪控制中，控制方法应该能对纵向速度等影响因素有一定的自适应能力，航向跟踪预估控制方法就是在这一背景下提出的. 2 二自由度轮式移动机器人动力学模型 T wo Degrees of Freedom Dynamic Model for Wheeled Mobile Robot 当横向加速度和横摆角速度较小时，常采用经简化的二自由度轮式移动机器人动力学模型1,2，其微分方程如下： r f r f r f zz C aC v U bC aC r U C b C a r I 2) (2)(222=-+++ （1） f f r f r f s s C v U C C r U bC aC U M v M δ2)(2)(2=++??????-++ （2） 其中：I zz ：轮式机器人绕重心的转动惯量(kgm 2)； M s ：轮式机器人质量(kg)；C f 、C r ：分别为前、后轮侧偏系数(N/rad)；U ：轮式机器人纵向速度(m/s)；v ：轮式机器人横向速度(m/s)；a 、b ：前后车轴到重心的距离(m)；r ：轮式移动机器人横摆角速度. 将轮式移动机器人转向机构视为一个惯性环节，则有： d f f δδδτ=+ (3) 其中：τ：惯性时间常数；δd ：期望前轮偏角. 在航向跟踪控制过程中，可以令道路曲率为零，即不计实际路径的影响，航向变化率即为机器人的横摆角速度3，即： r =? (4) 其中：?为轮式移动机器人航向与期望航向的偏差角. (1)、(2)、(3)、(4)式联立即可得出以横摆角速度、横向速度、航向偏差角、前轮偏角即X=（r ,v ,?,δf ）为状态变量的系统状态空间表达式. 3 航向预估算法原理 Heading Prediction Algorithm 在实际的航向控制过程中，控制器根据期望航向与采样航向得到航向偏差，再计算控制量，而当执行机构执行这一控制量时，要经过一个采样周期，这时机器人的实际航向已经改
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.doczj.com/doc/6711606840.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
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。
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
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)
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.doczj.com/doc/6711606840.html,
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。
焊缝跟踪的控制算法 （一）理论模型 虚线 Y( t )为焊炬的跟踪调节曲线, 可视作系统执行机构的输出量,即 ： ()()t Y t S t dt =? 传感器在焊缝坡口 B 点的偏移量e1（t ）实际上是 R ( t )曲线上B 点相对于 Y( t )上 A 点的偏差量,即 1()()()()()t e t R t Y t R t S t dt τ τ-=--=-? 设焊接速度V ( mm/ s)，则焊接点 A 滞后检测点B 时间为：V λ τ= （s ） 再设()S τ是焊炬从t τ-时刻到t 时刻的调节量,即: ()()t t S S t dt τ τ-=? 则焊炬行走 时间后与坡口中心的实际误差应为: ()1()()1()()t t e t e t S e t S t dt τ τ-=-=-? 理论上 ,只要知道机械系统的传递函数, ()S τS 便可 知道 ,但实际系统 的传输 函数 往往很难准确得到,因此△S 直接求解比较困难 焊接起始点 实际焊缝的坡口中心曲线 焊枪的跟踪曲线
（二）由模型得出的简易控制算法 实际的焊缝跟踪过程中，视觉系统提供的位置偏差是经过传感器经过一帧一帧的图像采 集后，再经过一系列的图像处理，最终得出位置偏差信息提供给控制器。因此，需做以下设定： (1) 位置请求指令发送时间间隔和执行机构调整时间间隔同步； (2) 在每次位置请求时，在上一调整周期内焊枪已完成所需的调整量； (3) λ为采样间隔点的整数倍。 设O 点为初始参考点，O 0为焊枪开始纠正起始点，从O 点到O 0点，视觉传感器只做图像采集，焊枪并不进行跟踪，这一段距离属于“盲区”。i e 为每次识别的坡口中心点与初始参考点之间的差值，i m 为每一步的焊枪实际跟踪量。 系统焊枪实时跟踪量m i 的算法为： 1 () i i i a i i a m e m ---=-∑ （ i=a ，a+1， ···，n ） 焊接方向
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
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。
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)