基于固定电压法的太阳能电池MPPT控制芯片

为保证光伏电池稳定向超级电容充电，实现光伏电池与超级电容的电压匹配，须将光伏电池输出直流电压转换成值为5.29v的稳定直流电压。6.lcd显示型控制器可直观显示系统运行参数，如：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率。图3a为光伏电池在不同光照下的电流－电压（i-v）曲线，图3b为光伏电池在不同光照下功率－电压（p-v）曲线。

为保证光伏电池稳定向超级电容充电，实现光伏电池与超级电容的电压匹配，须将光伏电池输出直流电压转换成值为5.29v的稳定直流电压。光伏发电行业发展初期，由于光伏电池板价格昂贵，光伏电站的建设成本及发电成本较高，发电功率较小，发展初期主要是组串型光伏逆变器。（见图1）在光伏电池供能单元的设计过程中对目前市面上各类光伏电池的性能指标进行分析对比，通过实验选择合适的光伏电池类型，并根据对充电电量、充电速度的需求计算需要光伏电池的功率。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的磷究成果，也不包含为获得堑姿叁堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作考签名：葛西秀 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿基茎有关保留、使用学位论文的飙定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的和磁盘，允许论文被查阅 和借阕。本入授权邀姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权 学位论文作者签名： 签字日期：ｙ年６足ｊ日学位论文作者毕业后去向：工作 工作单位：瑞晟微电子（苏州） 透讯地址：苏囊｛工业园区沈潞路４５０号 电话：１３５８８８０４２１８ 邮编：２１５０２７ 浙江大学硕论文 １．１光伏发电概述 第１章绪论 随着社会的发展，石油、煤炭等不可再生资源ＥＪ益减少，寻找新能源成为 当前人类面临的迫切课题。而太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源 【ｌ】越来越受到人们的关注。

阳能发电规模管理 发电年度规模的分类管理、光伏电站项目资源配置的竞。新型电(diàn)能(néng)表(biǎo)已快步进入千家万户下面介绍具有较高科技含量的静止式电(diàn)能(néng)表(biǎo)和电卡预付费电(diàn)能(néng)表(biǎo)静止式电(diàn)能(néng)表(biǎo)是借助于电子电能计量的先进机理继承传统感应式电(diàn)能(néng)表(biǎo)的优点。认 为达 到上述指标 的带 材 可推动 市场应用 ，包 括城市供 电用发 电机 (容量 100mva 以上)，船 舶推进用 电机和 发电 机omw 以上)，风动透 平发电机(4mw 以上)， 城市输 电电缆和工业磁性 加工 等 。

在广泛开展风电供热、光热发电、智能光伏等新型能源研究的基础上，完成全省20 万人口以上城镇用能调查，编制了公司综合智慧能源发展规划，适时启动成立了亮能售电公司，迈出了由传统发电向综合智慧能源转型发展的步伐。“目前,国际光伏市场比较低迷的主要是单晶硅、多晶硅类产品,作为晶硅替代品的非晶硅薄膜太阳能产品具有生产成本低、能量返回期短、适宜生产、高温性能好、弱光响应好、充电效率高等诸多优势,市场需求旺盛.”东旭集团、旭双公司李兆廷对非晶硅薄膜太阳能电池项目的发展十分看好.“太阳能是最清洁、最安全和最可靠的能源,我国”十二五“规划已把光伏产业列为国家重点扶持的战略产业.作为成都新能源产业的代表,旭双非晶硅薄膜太阳能电池项目不同于晶硅类光伏项目,它生产工艺先进,产品安全环保,市场竞争力强,发展前景广阔.”李兆廷透露,从2011年至今,处于项目建设期的旭双公司就已接到163兆瓦订单,“对比低迷的单晶硅、多晶硅类光伏产品,非晶硅产品良好的性能必然会赢得市场.”所有汽车电池都是负极搭铁,就是说将负极接到车的外壳上。按照国家对示范城市的定位，西安市发展重点是太阳能和生物质能，将光暖、光热、光伏有机结合，同时推广太阳能建筑一体化、沼气发电、地热综合利用和新能源汽车应用。

南玻a首条年产46万平方米太阳能薄膜电池用tco导电玻璃生产线已于2010年一季度正式量产，这使南玻a率先成为国内唯一具备薄膜光伏电池用tco导电玻璃量产能力的企业。光伏电池片、光伏电池组件、并网逆变器、光伏支架、太阳能路灯照明、非晶硅以及微晶硅薄膜太阳能电池组件、光伏蜂窝模块等。公司600mw 高效太阳光伏电池及组件项目已于2017年8月份开始投产,并将按期达产,为公司分布式光伏电站的建设提供更为优质、高效、可靠的电池组件。

在太阳能电池研究方面，在国家各部委立项支持下，目前中国实验 室太阳能电池的效率已达２１％，可商业化的光伏组件效率达１４￣１５％，一般 商业化电池效率１０～３％。目前中国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降，太 阳能电池的价格逐渐从２０００年的４０元／瓦降到２００３年的３３元／瓦，２００４年 已经降到２７元／瓦。这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起了决定作用，对实 现与国际光伏市场接轨具有重要意义【９１。 ２０ｉ３２０。茜图１．２ 我国太阳能电池发展现状【１０１ 尽管我国光伏产业发展极为迅猛，在世界光伏市场中占据了越来越重要的 位置，但是目前我国的光伏产业与发达国家相比仍存在差距。我国商品化生产 的单晶硅、多晶硅和非晶硅电池的效率分别为１１‰１４％、１０％１２％和 ４％～６％，与发达国家相比，要低１～２个百分点【１８１。 另外，截止至２００６年， 中国还没有用于光伏系统的专用蓄电池。逆变器的生产也仅仅停留在小功率级 别，大功率逆变器的研发水平与国外差距较大。我国光伏产业的发展需要进一 步的技术研究投入以及应用进程的加速。 １．１．３光伏发电的前景与展望 从世界各国看，日本新能源和工业技术发展组织在２００４年６月发表的“面向 ２０３０年光伏路线图的概述”中提出：到２０３０年累计安装太阳电池组件容量将 达到１０００ＧＷ。

欧洲光伏工业协会发表的报告“工业需要及路线图”预计：在 浙江大学硕论文２０１０年太阳能发电提供的电力将占总发电量的１％，到２０４０年将占总发电量的 ２６％。到２０２０年，太阳电池组件的年产量将达到５４ＧＷ，销售额为７５０亿美元， 发电量为２７６ＴＷ／ｈ，将为ｌＯ亿人口提供电力。美国在２００４年９月发表了“我 们太阳电力的未来：２０３０年及更久远的美国光伏工业路线图”，预计到２０２０年 累计安装太阳电池组件容量３６ＧＷ，每年安装７．２ＧＷ，到２０３０年累计安装太 阳电池组件容量将达到２００ＧＷ，以后每年安装１９ＧＷ。２０３０年美国太阳能发 电量将为３６００亿ＫＷ／ｈ，足够３４００万户家庭使用。表１．１示出了欧洲、日本 和美国制定的光伏发展计划。 表１．１ 欧洲、日本、美国制定的光伏计划（Ｇｗ）１１９１ ２００５ ２０１０ ２０２０ ２０３０ 日本 １．８ ４．５ ３０ ２０５ 欧洲 ２．１ ３．０ ４１ ２００ 美国 １．０ ２．１ ３６ ２００ 世界 ５．４５ １２ １２５ ９２０ 从我国看，光伏发电将在中国未来的电力供应中发挥重要的作用，预计到 ２０１０年中国的光伏发电装机容量将达到６００ＭＷ，２０２０年装机容量将达到３０ ＧＷ，２０５０年将达到１００ＧＷ。

其中包含了光伏系统中的几个主要部件：光伏组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。光伏组件方阵：由太阳电池元件(也称光伏电池组件)按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置，将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。

其中包含了光伏系统中的几个主要部件：光伏组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。由于太阳光照受气侯影响较大（如乌云，阴雨，雪天等），且光伏组件发电特性也受其较大影响，要合理分配风电机组与光伏组件的输出功率，须对风电场风电机组的输出功率进行准确预测。速扩大，产业化光伏电站与组件效率也在不断提升，光伏电池以每年绝对效率。

成本高是当前制约光伏发电市场快速发展的主 要原因。 ３．发电运行受气候环境因素影响大，会导致系统不稳定，随环境条件的变 化而变化。 ４．制造单晶硅和多晶硅电池需要消耗相当多的能源：在从硅元素的存在形 式沙子变成多晶硅和单晶硅要经过多道化学和物理工序，其间要消耗相当多的 能量，这也是它们生产成本高的原因【５１。 综上所述，成本是制约光伏发电系统的主要原因，造成光伏系统的高成本 的因素包括：光伏电池的低转换效率，电池制造过程的能量损耗等。此外，光 伏发电系统还存在系统工作不稳定，随环境变化的问题。上述问题的解决方案 除了寻找更优材料以产生更高效率的光伏电池之外，还可以在光伏系统中使用 控制器，控制器的功能一方面应尽可能使光伏电池的所有输出电能都能传送给 输出负载，另一方面保证在外界环境变化时，光伏系统也能稳定工作。这两方 面要求引出了太阳能电池最大功率点跟踪控制技术，即ＭＰＰＴ技术。 １．３最大功率点跟踪ＭＰＰＴ技术 为了尽可能提高太阳能电池的使用效率，要求对太阳能电池进行最大功率 点跟踪（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ），简称为ＭＰＰＴ。ＭＰＰＴ的目的是为了 在不同的外界条件不同的工作状态时，太阳能电池所产生的电能都能以最少的 损耗传送给负载，以提高系统效率，降低光伏系统的成本。

图3a为光伏电池在不同光照下的电流-电压(i-v)曲线，图3b为光伏电池在不同光照下功率-电压(p-v)曲线。针对模拟线圈磁感应强度0~20gs连续可调,磁场稳定度优于1%的要求,采用前级电压源与后级电流源串联的主电路拓扑结构,结合电压闭环控制和电流闭环负反馈控制的方法,实属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet),并使其工作性放大区,以实现高精度恒流输出.为了减小功率mosfet的损耗,采用mosfet漏源极电压闭环负反馈调节电压源的输出电压,不仅实现了稳定电压的输出,而且使输出电压随负载电流改变,始终将mosfet的漏源电压保持在较低的电压,提高了恒流源的效率.。该产品可以支持快速测试电压范围在0~10v内，1~2节锂电池mppt控制器芯片，1~6节镍氢电池，镍镉电池，以及小功率铅酸电池组，测试内容包括，电池开路电压，电池交流内阻，电池充电特性，电池负载放电特性，规定电流（0.5c）的负载电压，过电流保护功能，保护恢复功能，以及电池组附加的识别电阻（热敏电阻）阻值等等功能。

此控制策略的缺点是，在采样开路电压的时间内，太阳能电池不对负载输出功 率，造成功率的浪费。其次，Ｍｒ只是一个经验数值，即跟踪得到的工作点并不 是真正意义上的最大功率点。 ２．扰动观察法 扰动观察法是扰动太阳能电池的输出电流，同时观察太阳能电池功率的变 化。如果增加电流会引起功率的增加，那它就进一步加大电流，直到功率开始 下降。反之，如果增加电流引起功率的降低，则减小电流。这个方法的缺点是， 在最大功率点处存在振荡。在扰动观察法中，扰动的步长选择非常重要，较小 的步长，能使最大功率点处的振荡较小，但是，它要花费更多的时间去跟踪最 大功率点，引起效率的降低，不能跟踪迅速变化的环境。 ３．增加电导法 增加电导法，是对扰动观察法的改进，它通过比较电导的线性率以及恒定 电导，通过改变转换器的占空比，最终达到 一ｄＩ：一一Ｉ （１．２） 一＝一一 这种方法虽然十分精确，但是需要复杂的控制结构【１７１。除上述的方法外，ＭＰＰＴ算法还包括了短路电流法、模糊控制、神经网络 法、纹波相关控制、电流扫描法、ｄＰ／ｄＶ反馈控制、负载电流电压最大化法等。 这些方法在系统复杂度、所需的传感设备、收敛速度、成本、效率、实现的硬 件电路要求、广泛性以及其它方面都有着各自的不同，各有优缺点。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-117477-1.html