基于mpp_t的光伏電力應用系統(tǒng)的研究_畢業(yè)設計

1、(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！)基于MPPT的光伏電力應用系統(tǒng)的研究 摘要 近年來由于全球能源的逐漸緊張和環(huán)境污染的日益嚴重,清潔的可再生的太陽能源越來越受到人們的重視,同時太陽能的光電轉換技術也不斷開展至可大規(guī)模應用的水平。在未來,太陽能電池的應用有著良好的開展前景。從太陽能電池的光伏特性出發(fā),來研究如何提高太陽能的轉換效率無疑是很有現(xiàn)實意義的。本課題研究獲得的成果有:以雙MCU為核心的太陽能最大功率跟蹤器,及其軟件上的MPPT算法設計;設計了PWM的非對稱結構D類升降壓變換器,為輸出恒定電壓提供負載創(chuàng)造了條件。關鍵詞 光伏電池;最大功率點跟蹤;非對稱結構D類變換器 The

2、 Reseach on PV Power Aplied System Based on MPPTschool of physics and electronic information ,Huaibei normal university 235000Abstract Nowadays, with the increasing burden on energy exhaustion and environment pollution, as a cleanly and renewable energy, Solar Energy a large scale. In the future, th

3、e application of the PV will improving the conversion efficiency of PV from its Volt-Ampere Characteristics. The results of the design: A PV MPPT control unit based on double MCU and its software of MPPT algorithm; A asymmetrical class D buck-boost converter with the control methods of PWM (Pulse-Wi

4、dth-Modulation), For usage of storage cells as secondary power supply.Key words Photovoltaic; MPPT; Asymmetrical Class D Converter目錄 TOC o 1-2 h z u 1 緒論 PAGEREF _Toc277780821 h 1本文研究背景和研究目的 PAGEREF _Toc277780822 h 1研究現(xiàn)狀及開展方向 PAGEREF _Toc277780823 h 1課題意義和研究內容 PAGEREF _Toc277780824 h 22 相關技術概述 PAGER

5、EF _Toc277780825 h 4太陽能電池的輸出特性和功率峰值跟蹤 PAGEREF _Toc277780826 h 42.2 Buck-Boost型開關穩(wěn)壓電路 PAGEREF _Toc277780827 h 62.3 PWM軟開關技術 PAGEREF _Toc277780828 h 7現(xiàn)場總線技術 PAGEREF _Toc277780829 h 9模糊控制概述 PAGEREF _Toc277780830 h 133實現(xiàn)太陽陣峰值功率的MPPT算法及實現(xiàn) PAGEREF _Toc277780831 h 16光伏陣列特性曲線 PAGEREF _Toc277780832 h 16太陽能最大

6、功率點追蹤控制算法 PAGEREF _Toc277780833 h 17擾動觀察法的改良算法和MPPT的實現(xiàn) PAGEREF _Toc277780834 h 204基于模糊邏輯控制的最大功率跟蹤系統(tǒng) PAGEREF _Toc277780835 h 22應用模糊控制方法控制的可行性分析 PAGEREF _Toc277780836 h 22應用模糊邏輯控制進行MPPT PAGEREF _Toc277780837 h 22利用MATLAB模糊邏輯工具箱進行MPPT仿真 PAGEREF _Toc277780838 h 245總結 PAGEREF _Toc277780839 h 26參考文獻 PAGER

7、EF _Toc277780840 h 28致謝 PAGEREF _Toc277780841 h 291 緒論長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。我們地球所接受到的太陽能，雖只占太陽外表發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，但是這些能量相當于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。太陽能和石油、煤炭等礦物燃料不同，不會導致“溫室效應和全球性氣候變化，也不會造成環(huán)境污染。特別是在近10多年來，在石油可開采量日漸見底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機的夾擊下，太陽能的利用受到許多國家的重視，大家正在競相開發(fā)各種光電新技術和光電新型材料，以擴大太陽能利用的應用領域。從發(fā)電、取暖、供水到各種各樣

8、的太陽能動力裝置，其應用十分廣泛，在某些領域，太陽能的利用已開始進入實用階段。電能是目前使用最廣泛的能源利用形式，光電轉換在太陽能的引用領域中占有重要的地位，太陽能電池(SolarCell)就是一種經由太陽光照射后，把光的能量轉換成電能的能量轉換元件。有人稱之為光伏電池(Photovolatic，簡稱Pv)。光伏系統(tǒng)目前的主要問題是電池的轉換效率低且價格昂貴，因此，如何在現(xiàn)有的光電元件轉換技術的根底上，進一步提高太陽電池的轉換效率，充分利用光伏陣列所轉換的能量，一直是光伏系統(tǒng)研究的重要方向。本課題從太陽能電池的光伏特性出發(fā)，對于如何提高太陽能電池的能量轉換效率，進行了有益的探討。光伏電池工作原

9、理：太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學效應原理工作的太陽能電池那么還處于萌芽階段。太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對。在p-n結電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。太陽能電池有著非線性的光伏特性，所以即使在同一光照強度下，由于負載的不同而輸出不同的功率，將其直接與負載相連是很不明智的，一般來說都采用一個變換裝置，使太陽能的輸出功率保持在它所能輸出的最大狀態(tài)，再使它向負載供電。目前太陽能電池輸出功率控制CVT(Constant Voltage Treaking)

10、技術。硅太陽電池陣列具有如圖1所示的伏安特性，圖l太陽電池陣列伏安特性曲線圖1中L是負載特性曲線，當溫度保持某一固定值時，在不同的日照強度下它與負載特性L的交點a，b，c，d，e對應于不同的工作點。人們發(fā)現(xiàn)陣列可能提供最大功率的那些點，如a、b、c，、d、e點連起來幾乎落在同一根垂直線的鄰近兩側，這就有可能把最大功率點的軌跡線近似地看成電壓U=Um的一根垂直線，亦即只要保持陣列的出端電壓為常數(shù)，就可以大致保證陣列輸出在該一溫度下的最大功率，于是最大功率點跟蹤器簡化為一個穩(wěn)壓器，這就是CVT的理論依據。CVT控制方式具有控制簡單，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于實現(xiàn)等優(yōu)點，比一般光伏系統(tǒng)可望多獲得20%

11、的電。但是，這種跟蹤方式忽略了溫度對太陽電池開路電壓的影響。以單晶硅太陽電池為例，當環(huán)境溫度每升高1時，其開路電壓下降率為0.35%一0.45%。這說明太陽電池最大功率點對應的電壓也隨環(huán)境溫度的變化而變化。對于四季溫差或日溫差比擬大的地區(qū)，CVT控制方式并不能在所有的溫度環(huán)境下完全地跟蹤最大功率。隨著微電子技術和電力電子技術的開展和微電子器件的大幅度降價，CVT控制方式已經顯得不很經濟，最大功率點跟蹤MPPT(Maximum Power Point Tacking)技術可以使系統(tǒng)在任何溫度和日照條件下都能跟蹤太陽電池的最大功率，顯示了它杰出的技術優(yōu)勢。MPPT可挽回由于溫度變化而導致的系統(tǒng)的失

12、配損失，特別是對于冬、夏及全日內溫差較大的地區(qū)更具有明顯的經濟、技術意義。本課題所作的主要工作就是利用太陽能電池的伏安特性，通過調節(jié)太陽電池陣的工作點來自動跟蹤太陽電池陣的最大功率點，以獲得最大功率。本文的研究內容有:(l)利用步進式擾動觀察算法，設計出太陽能電池的MPPT功率適配器;(2)為輸出恒定的電壓，滿足負載的要求，設計了非對稱結構的D類升降壓變換器，對輸出電壓進行控制;(3)為提高太陽能電力的使用效率，系統(tǒng)采用蓄電池作為輔助電源，我們設計了能自動對一組蓄電池進行充放電的切換裝置;(4)以雙MCU為核心對DCDC、MPPT、蓄電池充放電進行控制的一套軟硬件控制系統(tǒng);(5)在大規(guī)模利用太

13、陽能電力的場合，控制系統(tǒng)之間的相互通訊和利用上對其進行集中管理是不可或缺的，這里我們設計了一套以CAN現(xiàn)場總線為根底的電力系統(tǒng)監(jiān)控通信網絡，可以保證對太陽能電力的最大功率控制和對現(xiàn)場各個設備進行監(jiān)控;(6)為進一步提高MPPT的性能，對采用模糊控制算法進行最大功率跟蹤的設計思路和設計步驟進行了探討:研究成果為一臺峰值功率跟蹤控制樣機。太陽能最大輸入功率為500W左右，輸入電壓Vin= 20-36V，負載要求恒定電壓28V，蓄電池共分9組，每組消耗最大功率約為50W。2 相關技術概述光伏陣列是將太陽能轉換成電能的器件，其輸出的I-V特性強烈地隨日照強度S和溫度T變化，其等效電路如圖2所示:圖2光

14、伏陣列的等效電路由于器件響應時間與絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)的時間常數(shù)相比微缺乏道，因此結電容Cj在光伏陣列的理論分析中加以忽略。對圖中電壓，電流方向，得出光伏陣列的輸出電流一電壓(l-V)方程為:I=It-I0*expq*(V-I*Rs)AKT-1-(V+IRs)R公式中I，v-輸出電流，電壓;A,VI:-光電流，受溫度和光照影響;AI0-反向飽和電流; Aq-電子電荷:1.6*IOe-19eK-玻爾茲曼常數(shù);1.38*IOe-23T-絕對溫度;KA-二極管特殊因子;R:-串連電阻;Rsh-并聯(lián)電阻;太陽電池的輸出伏安特性具有強烈的非線性，而且和日照強度，環(huán)境溫度，陰雨，霧等許多氣象因素有關。當光照強

15、度，溫度等自然條件改變時，太陽電池的輸出特性將隨之改變，輸出功率及最大工作點亦相應改變。在實際的應用系統(tǒng)中，自然光的輻射強度及大氣的透光率均處于動態(tài)變化中，這就給光伏系統(tǒng)的應用帶來了困難。圖3為某典型日太陽輻射強度、方陣工作電壓和工作電流的瞬時變化。圖4為組件溫度隨太陽輻射強度的瞬時變化情況:圖3太陽輻射-強度方陣工作電壓和工作電流的瞬時變化 圖4組件溫度隨太陽輻射強度 的瞬時 圖3中說明： “代表輻射光強，單位為Wm2； “ 代表方陣電流，單位為10-2A； “ 代表方陣電壓，單位為。圖中說明：“代表輻射光強，單位為；“代表組件溫度，單位為()；“代表環(huán)境溫度，單位為()。從圖3可進一步看出

16、，在方陣工作電壓根本恒定的情況下，方陣工作電流開始隨太陽輻射強度的增加而線性增加，當?shù)竭_某一值時隨太陽輻射強度的增加反而下降。當太陽輻射強度減小時，方陣工作電流開始略有增加隨后線性下降。在太陽輻射較強的時段方陣工作電流出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。這是因為隨組件溫度的升高方陣伏安特性變差，控制方式不能適應這種瞬態(tài)變化使系統(tǒng)偏離最大功率點，導致功率損失。由圖4可看出環(huán)境溫度根本恒定，組件溫度隨太陽輻射強度的變化近似線性變化，當環(huán)境溫度300，太陽輻射強度為750WmZ時，組件溫度達600，太陽輻射強度和組件溫度的變化導致系統(tǒng)工作點的漂移。功率峰值跟蹤如上圖所示太陽電池具有明顯的非線性，太陽電池的輸出受日照強度，

17、電池結溫等因素的影響。當結溫增加時，太陽電池的開路電壓下降，短路電流稍有增加，最大輸出功率減小;當日照強度增加時，太陽電池的開路電壓變化不大，短路電流增加，最大輸出功率增加。在一定的溫度和日照強度下，太陽電池具有唯一的最大功率點，當太陽電池工作在該點時，能輸出當前溫度和日照條件下的最大功率。因此，必須在太陽電池和負載之間參加阻抗變換器，使得變換后的工作點正好和太陽電池的最大功率點重合，使太陽電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽電池的最大功率跟蹤。2.2 Buck-Boost型開關穩(wěn)壓電路電力電子電路的根本作用是進行電能的變換與控制，即將一定形式的輸入電能變換成另外一種形式的電能輸出，從而滿足不

18、同負載的要求。電能的形式可以分為交流和直流兩種類型，因此根據輸入、輸出的不同形式，可將電力電子電路分為四大類型，即AC一DC變換器、DC-AC變換器、DC-DC變換器、AC-AC變換器，本節(jié)主要介紹的為DC-DC變換器，有時也稱為直流斬波器。開關穩(wěn)壓電路主要由主回路和控制電路兩局部組成，而主回路是開關穩(wěn)壓電路的核心局部。如果按照輸入、輸出電壓的大小分，DCDC變換器可以分為:(1)降壓型變換器-輸出電壓低于輸入電壓，即U。Ui，也稱為Boost型變換器。(3)升-降壓型變換器-輸出電壓即可低于輸入電壓，也可高于輸入電壓，通常由前兩種類型的變換器串聯(lián)組成，也稱為Buck-Boost型變換器。下面

19、對本文要用到的Buck-Boost型典型變換主回路作簡要分析，設電路中的電感、電容、開關及二極管均為理想器件，開關及二極管導通時壓降為零，截止時電流為零，且導通與截止狀態(tài)的轉換時間為零輸出電壓的紋波遠小于直流輸出電壓U。，可忽略不計。其主回路如圖5所示:圖5 Buck Boost變換器主回路結構圖工作原理:在驅動脈沖Ton期間，開關管T受控導通，輸入電源電壓Ui，全部加在電感兩端，此時二極管D反偏截止，電感L將電能轉變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋?。在此期間，靠濾波電容CO維持輸出電壓根本不變。在驅動脈沖Toff期間，T截止，L中電流不能突變，L上產生上負下正的感應電動勢，D正偏導通，L通過D向負載RL供電，

20、并同時向Co充電。L把前一階段儲存的能量釋放給負載并補充Co在Ton。期間的能量損失,V0=D*Vt(1-D)2.3 PWM軟開關技術開關穩(wěn)壓電路就是采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開元件的占空比來調整輸出電壓。所以功率變換是其核心局部，主要由開關電路和控制器組成?？刂品绞椒譃槊}寬調制、脈頻調制、脈寬和頻率混合調制等3種，其中最常用的是脈寬調制 (PWM)方式。為了滿足高功率密度的要求，變換器需要工作在高頻狀態(tài)，開關晶體管要采用開關速度高、導通和關斷時間短的晶體管，傳統(tǒng)P枷變換器中的開關器件工作在硬開關狀態(tài)，硬開關工作存在如下四大缺陷阻礙了開關器件工作頻率的提高:(1)

21、開通和關斷損耗大:在開通時，開關器件的電流上升和電壓下降同時進行;關斷時，電壓上升和電流下降同時進行。電壓下降上升和電流上升下降波形有交疊，致使器件的開通損耗和關斷損耗隨開關頻率的提高而增加，因而開關損耗大。圖6開關管開關時的電壓和電流波形(2)感性關斷問題:電路中難免存在感性元件(引線電感、變壓器漏感等寄生電感或實體電感)、當開關器件關斷時，由于通過該感性元件的didt和dydt很大，從而產生大的電磁干擾(Eleetro magnetie Interefrenee，EMI)，而且產生的尖峰電壓加在開關器件兩端，易造成電壓擊穿。(3)容性開通問題:當開關器件在很高的電壓下開通時，儲藏在開關器件

22、結電容中的能量將全部耗散在該開關器件內，引起開關器件過熱損壞。(4)二極管反向恢復問題:二極管由導通變?yōu)榻刂箷r存在著反向恢復期，在此期間內，二極管仍處于導通狀態(tài)，假設立即開通與其串聯(lián)的開關器件，容易造成直流電源瞬間短路，產生很大的沖擊電流，輕那么引起該開關器件和二極管損耗急劇增加，重那么致其損壞。如果不改善開關管的開關條件，其開關軌跡很可能會超出平安工作區(qū)，導致開關管的損壞。如上分析，軟開關技術可以解決硬開關PWM變換器的開關損耗問題、容性開通問題、感性關斷問題、二極管反向恢復問題，同時也能解決由硬開關引起的EMI問題。為此必須研究開關電壓電流波形不交疊的技術，即所謂軟開關技術(Softswi

23、chting，簡稱SS)，。它是從電路的拓撲結構和控制方式入手，開展起來的一種使功率開關器件工作于零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)開關狀態(tài)的電能變換技術，使開關開通前其兩端電壓為零，那么開關開通時就不會產生損耗和噪聲，這種開通方式稱為零電壓開通，簡稱零電壓開關。使開關關斷前其電流為零，那么開關關斷時也不會產生損耗和噪聲，這種關斷方式稱為零電流關斷，簡稱零電流開關。軟開關技術的實現(xiàn)最早的軟開關技術是采用有損緩沖電路來實現(xiàn)。從能量的角度來看，它是將開關損耗轉移到緩沖電路消耗掉，從而改善開關管的開關條件。這種方法對變換器的變換效率沒有提高，甚至會使效率有所降低。目前所研究的軟開關技術不再采用有損緩

24、沖電路，而是真正減小開關損耗，而不是開關損耗的轉移。在變流器中采用軟開關技術，即設法使開關器件在零電流或零電壓的狀態(tài)下實現(xiàn)換流。軟開關需要兩方面的條件:一方面是重復地使器件上的電壓為零，或強迫流過器件的電流為零，并隨即保持一個足夠長的時間以完成換流;另一方面，器件必須在零電壓或零電流期間，盡快完成換流過程。最理想的軟開通過程:電壓先下降到零后，電流再緩慢上升到通態(tài)值，所以開通損耗近似為零。另外，因器件開通前電壓己下降到零，器件結電容上的電壓亦為零，故解決了容性開問題，這意味著二極管己經截止，其反向恢復過程結束，因此二極管反向恢復問題亦不復存在。最理想的軟關斷過程:電流先下降到零，電壓再緩慢上升

25、到斷態(tài)值，所以關斷損耗近似為零。由于器件關斷前電流已下降到零，即線路電感中電流亦為零，所以感性關斷問題得以解決，由此可知軟開關技術的提出使高效率、高頻開關變換器的實現(xiàn)有了可能?，F(xiàn)場總線以數(shù)字信號取代模擬信號，在C3技術即計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communieation)的根底上，大量現(xiàn)場檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場設備，一大批數(shù)字化、智能化的高新技術產品應運而生，自動化儀表與控制系統(tǒng)以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣闊用戶面前。一般認為“現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是用于工業(yè)控制的計算機系統(tǒng)的工業(yè)總線。它也被

26、稱為現(xiàn)場底層設備控制網絡(INFRANET)。2.4.1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FcS)的結構與特點隨著現(xiàn)場總線技術的出現(xiàn)和成熟，促使了控制系統(tǒng)由集散控制系統(tǒng)(DCS)向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的過渡。在一般的FCS系統(tǒng)中，遵循一定現(xiàn)場總線協(xié)議的現(xiàn)場儀表可以組成控制回路，使控制站的局部控制功能下移分散到各個現(xiàn)場儀表中。從而減輕了控制站負擔，使得控制站可以專職于執(zhí)行復雜的高層次的控制算法。對于簡單的控制應用，甚至可以把控制站取消，在控制站的位置代之以起連接現(xiàn)場總線作用的網橋和集線器，操作站直接與現(xiàn)場儀表相連，構成分布式控制系統(tǒng)。由于結構上的改變，它具有比DCS更好的性價比?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)具有開放性的通

27、信協(xié)議系統(tǒng)，系統(tǒng)的開放性決定了它具有互操作性和互用性。它還具有設計簡單，易于重構，較強的抗干擾能力等特點。當前，各種形式的現(xiàn)場總線協(xié)議并存于控制領域。在樓宇自控領域，局部操作網絡Lon works(Local Operating Network)和控制局域網絡CAN(Controller Area Network)具有一定的優(yōu)勢;在過程自動化領域，主要有過渡型的HART協(xié)議、得到廣泛支持的基金會現(xiàn)場總線FF(Foundation Fieldbus)協(xié)議以及同樣較有競爭力的過程現(xiàn)場總線PROFIBUS(Process Field Bus)協(xié)議。FF是過程自動化領域中較有前途的一種現(xiàn)場總線，得到許

28、多自動化儀表設備廠商的支持;在一段時期內，會出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線共存、同一生產現(xiàn)場有幾種異構網絡互連通訊的局面。但是，開展共同遵從的統(tǒng)一的標準標準，真正形成開放式互連系統(tǒng)，是大勢所趨?；饡F(xiàn)場總線FF是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好開展前景的一種技術。它分為Hl和高速HZ兩種通信速率。H1的傳輸速率為31.25KbPs，通信距離可達1.9km，可支持總線供電和本質平安防暴環(huán)境。H2的傳輸速率可為1Mbps和2.5Mbps兩種，通信距離為750m和500m。物理傳輸介質可為雙絞線、光纜和無線，其傳輸信號采用曼切斯特編碼?；饡F(xiàn)場總線以150051開放系統(tǒng)互連模型為根底，取其物理層、數(shù)據鏈

29、路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。用戶層主要針對自動化測控應用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)那么，采用設備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。FF總線包括FF通信協(xié)議、150模型中的2-7層通信協(xié)議的通棧、用于描述設備特性及操作接口的DDL設備描述語言、設備描述字典，用于實現(xiàn)測量、控制、工程量轉換的應用功能塊，實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)管理功能的系統(tǒng)軟件技術以及構筑集成自動化系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術。2.4.2.2 CAN總線控制局域網(CAN-CONTROLLERAR五ANETWORK)總線最早是由德國Boshc公司推出，用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據通信協(xié)議。其總線標準

30、己被150國際標準組織制定為國際標準，并且廣泛應用于離散控制領域。它也是基于051模型，但進行了優(yōu)化，采用了其中的物理層、數(shù)據鏈路層、應用層，提高了實時性。其節(jié)點有優(yōu)先級設定，支持點對點、一點對多點、播送模式通信。各節(jié)點可隨時發(fā)送消息。傳輸介質為雙絞線，通信速率與總線長度有關。CAN總線采用短消息報文，每一幀有效字節(jié)數(shù)為8個，當節(jié)點出錯時，可自動關閉，抗干擾能力強，可靠性高。2.4.2.3 Lonworks總線Lon Works技術是美國ECHELON公司開發(fā)，并與Motorola和東芝公司共同倡導的現(xiàn)場總線技術。它采用了051參考模型全部的七層協(xié)議結構。Lon Works技術的核心是具備通信

31、和控制功能的Neuron芯片。Neuron芯片實現(xiàn)完整的Lon works的Lon Talk通信協(xié)議。其上集成有三個8位CPU。-個CPU完成051模型第一和第二層的功能，稱為介質訪問處理器。一個CPU是應用處理器，運行操作系統(tǒng)與用戶代碼。還有一個CPU為網絡處理器，作為前兩者的中介，它進行網絡變量尋址、更新、路徑選擇、網絡通信管理等。由神經芯片構成的節(jié)點之間可以進行對等通信。Lon works支持多種物理介質并支持多種拓撲結構，組網方式靈活，其IS一78本安物理通道使得它可以應用于危險區(qū)域。LnoW6rkS應用范圍主要包括樓宇自動化、工業(yè)控制等，在組建分布式監(jiān)控網絡方面有較優(yōu)越的性能。2.4

32、.2.4 PROFIBUS總線POFIBUS是符合德國國家標準D那么19245和歐洲標準EN50179的現(xiàn)場總線，包括PROFIBUS一DP、PROFIBUS一FMS、PROFIBUS一AP三局部。它也只采用了051模型的物理層、數(shù)據鏈路層、應用層。PROFIBUS支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。主站對總線具有控制權，主站間通過傳遞令牌來傳遞對總線的控制權。取得控制權的主站，可向從站發(fā)送、獲取信息。PROFIBUS-DP用于分散外設間的高速數(shù)據傳輸，適合于加工自動化領域。FMS型適用于紡織、樓宇自動化可編程控制器、低壓開關等。而PA型那么是用于過程自動化的總線類型。2.4.3 選用C

33、AN總線的理由在獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)構成小型發(fā)電站，需要對各個子系統(tǒng)的控制器進行集中控制時，控制數(shù)據需要用現(xiàn)場總線進行集中處理，或利用現(xiàn)場總線對子系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控。這些都需要有一個強健的，分布式的，實時的現(xiàn)場總線支持。CAN網具有很多適合于分布式實時控制系統(tǒng)應用的特點:(1)真正的多主從工作系統(tǒng)，任何一個節(jié)點在任何時刻都可主動向網絡發(fā)送信息，而不分主從，通訊方式靈活。使突變量信息和保護信息能夠及時上送。利用這一特點也可方便地構成多機備分系統(tǒng);(2)CANBUS網絡上的節(jié)點實際可達110個，對于中小型發(fā)電站己經足夠了。理論上可達2000個;可分成不同優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求;(3)采用CRC

34、循環(huán)冗余碼校驗和其他校驗措施，保證數(shù)據出錯率極低;(4)傳輸過程中采用短幀結構，減少了受干擾的幾率，比擬適合發(fā)電站中的強電磁干擾環(huán)境;(5)傳輸速度快，最高達1Mbs(通信距離為40m)，傳輸距離長，最長達10km。傳輸介質可為雙絞線、同軸電纜、光纖;(6)采用非破壞性仲裁技術，當兩個節(jié)點同時向網絡上傳送數(shù)據信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據，大大節(jié)省了總線沖突裁決時間;即使網絡負荷很重也不會導致網絡癱瘓;(7)CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響;(8)CAN總線接口卡上的收發(fā)器與

35、主機采用光電隔離電路，以提高抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性;(9)CAN總線自問世以來，由于具有眾多獨特的優(yōu)點，得到廣泛的應用，而且受到眾多的半導體廠商的支持?；贑AN總線的電力控制系統(tǒng)中的結構如圖7所示。由圖可以看出，其布線簡單，結構清晰，能在電力系統(tǒng)中能實現(xiàn)真正的分散控制。圖7 CAN總線的電力控制系統(tǒng)結構示意圖模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)簡稱模糊控制(Fuzzy control)，是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為根底的一種計算機數(shù)字控制技術。1965年，美國的L.A.Zedeh創(chuàng)立了模糊集合論;1973年他給出了模糊邏輯控制的定義和相關的定理。1974年

36、，英國的E.H.Mamdani首先用模糊控制語句組成模糊控制器，并把它應用于鍋爐和蒸汽機的控制，在實驗室獲得成功。這一開拓性的工作標志著模糊控制論的誕生。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊推理為根底的一類計算機數(shù)字控制方法。通常它以被控對象輸出變量的偏差e及偏差變化率作為它的輸入變量，而把被控量定為模糊控制器的輸出變量，反映輸入輸出語言變量與語言控制規(guī)那么的模糊定量關系及其算法結構。在實現(xiàn)過程中，計算機先把采集到的控制信息經語言控制規(guī)那么進行模糊推理和模糊決策，求得控制量的模糊集，再經模糊判決得出輸出控制的精確量，作用于被控對象，使被控過程到達預期的控制效果?？刂萍夹g廣泛應用于工業(yè)控制

37、及其它領域，是現(xiàn)代高新技術的重要手段之一。近幾十年來，控制技術的開展經歷了經典控制與現(xiàn)代控制技術階段。在經典控制中，應用最成功的莫過于比例積分微分(PID)控制。采用這種控制方式的最大優(yōu)點是結構簡單，使用方便，可不需要被控對象的模型參數(shù)，直接根據偏差進行調節(jié)，但當對象比擬復雜時，便難以取得滿意的控制效果?，F(xiàn)代控制理論為控制復雜系統(tǒng)，提供了新的思路。采用該理論進行控制時，需要提供準確的模型結構。而這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計，而求解這些參數(shù)時又往往缺少足夠的信息特征和信息量，這又限制了現(xiàn)代控制理論的有效應用。模糊控制基于隸屬度函數(shù)和模糊合成法那么等思想上，巧妙地綜合了人們的直覺經驗，實現(xiàn)了

38、在經典控制理論和現(xiàn)代控制理論不太奏效場合的自動化控制，模糊控制實現(xiàn)的是對系統(tǒng)的定性描述。它在本質上是非線性的，可以實現(xiàn)靜態(tài)非線性傳遞函數(shù)，即對無法建立數(shù)學模型的對象或是干擾十分嚴重的系統(tǒng)進行控制。由于模糊控制技術具有不依賴被控對象的精確數(shù)學模型，設計簡單，便于應用，抗干擾能力強，響應速度快，易于控制，對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性等特點，多應用于對不確定性系統(tǒng)進行控制。但也存在著精度不高與適應能力有限及易產生振蕩現(xiàn)象等問題。相信隨著高性能模糊控制器的開展，它所存在的缺乏將會得到彌補，到達所期望的效果。一個模糊控制的過程包括以下三個步驟:一、將輸入量模糊化(fuzzfication)，即在不確切

39、了解控制對象的數(shù)學模型條件下，通過模糊子集中的隸屬度函數(shù)轉換成相應隸屬度的過程，相當于將輸入量轉變成控制器所能識別的模糊語言。二、進行模糊推理(rule evalution)，所謂模糊理論就是通過模糊條件語句(類似于BASIC語言中的FITHEN語句)描述轉換成為一系列的語言控制規(guī)那么。常用的模糊推理方法有兩種，即最大一最小(MAXM)推理法和最大乘積(MAXPROD)推理法。因此，模糊控制器相當于是一種語言控制器。三、去模糊化(defuzzification)，所謂去模糊化就是將模糊推理的結果再用一個具體的數(shù)據表示，以便進行輸出控制。在實際應用中，模糊控制有二種實現(xiàn)方式。一種是利用硬件芯片直

40、接實現(xiàn)模糊控制的模糊控制器，具有推理速度快、控制精度高的特點，但它價格較貴、輸入輸出及模糊控制規(guī)那么有限且靈活性差，適用于單調或機械性操作控制。另一種是通過軟件上的模糊控制算法代替數(shù)字控制器的控制算法的模糊控制器，這種模糊控制器對資源開銷少，靈活性高，應用范圍比擬廣，是目前模糊控制應用的主流。3實現(xiàn)太陽陣峰值功率的MPPT算法及實現(xiàn)根據太陽電池的工作原理，當光照強度，溫度等自然條件改變時，太陽電池的輸出特性將隨之改變，輸出功率及最大工作點亦相應改變。在實際的應用系統(tǒng)中，自然光的輻射強度及大氣的透光率均處于動態(tài)變化中，這就給光伏系統(tǒng)的應用帶來了困難。另外，光伏系統(tǒng)的負載可能是直流電機，也可能是交

41、流電機或其它設備。正是由于諸多的難以預知因素影響著光伏陣列的輸出，使得實際系統(tǒng)中必須有一個適配器，來保證電源和負載之間的和諧，高效，穩(wěn)定的工作狀態(tài)。MPPT(最大功率點跟蹤)控制器即為滿足以上要求的適配器。不僅如此，它還可以使應用系統(tǒng)在任何日照強度下都能工作在最優(yōu)狀態(tài)。它的主要功能是:檢測主回路直流側電壓及輸出電流，計算出太陽電池陣列的輸出功率，并實現(xiàn)對最大功率點的追蹤。由于光伏陣列的輸出的特性強烈地隨日照強度溫度的影響，下面來分析在這兩種條件變化的情況下光伏陣列的特性曲線。圖8為溫度變化時的特性曲線，圖9是日照強度變化時的特性曲線。虛線為光伏陣列的I-V特性曲線。實線為P-U特性曲線。圖8溫

42、度變化時太陽電池的特性曲線圖9日照強度變化時太陽電池的特性曲線從上面兩圖可以看出太陽能電池在日照強度溫度的影響下，顯示出的強烈的非線性特性。利用CVT的恒電壓控制方式在溫度變化是根本無法追蹤最大功率點。但是我們也注意到無論在何種情況下，都存在一個唯一的最大功率點。只要我們改變輸出的電壓或電流，另外一個量也會隨之變化，在曲線上的唯一的拐點上，我們就可以得到最大的功率點。太陽陣列的電壓與電流是非線性的關系，在不同的日照強度、溫度，或者因組件老化及光電材料等因素下，會影響太陽陣列的輸出功率。由于條件不同，其均具有各個獨特的工作曲線。每一條工作線均只有一個最大功率點，此即太陽陣列的最正確工作點。因此，

43、為了充分地運用太陽光電能，需要一控制法那么使能在各種不同工作環(huán)境下，自太陽陣列汲取最大功率，此控制方法即所謂的最大功率點跟蹤法。本節(jié)將針對目前已提出的各類最大功率點跟蹤法加以探討分析，分析其工作原理及優(yōu)缺點最后提出一種改良算法。電壓回授法是最簡單的一種最大功率點跟蹤法。即CVT(Constant Voltage Tracking)，經由事先的測試，得知太陽陣列在某一日照度及溫度下之最大功率點的電壓大小，由調整太陽陣列的端電壓，使其能與事先測試的電壓相符，來到達最大功率點跟蹤的效果。此控制方法的最大缺點即是當環(huán)境條件大幅改變時，系統(tǒng)不能自動地跟蹤到太陽陣列的另一最大功率點，因此造成能量的損耗。由

44、于電壓回授法無法隨環(huán)境條件的改變自動跟蹤到最大功率點，因此功率回授法參加了輸出功率對電壓變化率的判斷，以便能適應大氣的變化而到達最大功率點跟蹤，也就是改變輸出功率判斷此時是否dPdV=0，當dPdV=0時即是為操作在最大功率點。相對于電壓回授法而言，此方法雖然較為復雜且需較多的運算過程，但其在減少能量損耗以及提升整體效率的效果卻是非常顯著的。3.2.3增量電導法(Incremental Conductance)增量電導法的根本理念與功率回授法是相同的，其出發(fā)點為dPdV=0這個邏輯判斷式，其中的功率P可以由電壓V與電流I表示，而將dPdV=0改寫成:dPdV=d(IV)dV=I+V=0 3-l

45、將上式整理后可得DidV=-1V 3-2在上式中dI表示增量前后量測到的電流差值，dV表示增量前后量測到的電壓差值。因此，只要符合(3-2)式要求時，那么表示已到達最大功率點。如果不符合那么改變電壓的擾動方向。測得的結果此一跟蹤法最大的優(yōu)點，是當太陽電池上的照度產生變化時，其輸出端電壓能以平穩(wěn)的方式追隨其變化，其電壓晃動較擾動觀察法小。不過其算法較為復雜，這對微處器在控制上會造成相當大的困難。直線近似法其根本理論為利用dPdV=0這個邏輯判斷式，并利用一直線來近似在某一溫度下各種不同照度的最大功率點，只要將工作控制在此直線上即可輕易地實現(xiàn)最大功率點追蹤。由于在最大功率點時須滿足dPdl=0，因

46、此可求出在最大功率點時的輸出功率與輸出電流的關系為:Pmax=a*Pmax*lna*I*I(Pmax-I*I*Rs)-I*I*Rs 3-3其中a=KTAq 3-4由于此種方法是以數(shù)學模型的推導為出發(fā)點，來求出最大功率點的近似直線，因此太陽能電池的各項參數(shù)的正確性是以此法來實現(xiàn)最大功率點追蹤時的關鍵。實際測量法主要是利用一片額外的小太陽能光電板，每隔一段時間即實際偵測此光電板的開路電壓與短路電流，以建立太陽能光電板在此日照強度及溫度下的參考模型，并求出在此條件下的最大功率點之電壓和電流，配合控制電路使太陽能光電板工作在此電壓或電流下，即可到達最大功率點追蹤。3.2.6擾動與觀察法(perturb

47、 & observe)擾動觀察法使控制回路模塊化，跟蹤法那么簡明，容易實現(xiàn)。為本設計所采用。它是實現(xiàn)MPPT常用方法。其原理是:測量當前陣列輸出功率，然后在原輸出電壓上增加一個小電壓分量(或稱之為擾動)，其輸出功率會發(fā)生改變，測量出改變后的功率，比擬改變前的即可知道功率變化的方向。如果功率增大就繼續(xù)使用原擾動。如果減小那么改變原擾動方向。如圖10所示的太陽能光伏陣列的功率一電壓(P-U)特性。圖10 MPPT電壓擾動原理如系統(tǒng)工作在U2U，使陣列T作在U3點，這樣系統(tǒng)的輸出功率為P3，它大于P2，說明陣列是向輸出功率增大的方向運行，可以繼續(xù)加大陣列輸出電壓;相反，如果剛剛參加的上負值的U使系統(tǒng)

48、工作在UI處，那么陣列輸出功率為Pl，它小于P2，說明陣列向輸出功率減小的方向運行，如要使陣列輸出更大的功率，必須增大陣列輸出電壓而不是減小，這是在P-U曲線的左側調整特性。如在曲線的右側。那么擾動輸出特性正好相反，如在U4處參加一正值的擾動U，使陣列工作在U5點，這對陣列的輸出功率為P5，它小于P4，說明陣列是向輸出功率減小的方向運行，要輸出大的功率必須減小陣列輸出電壓;其控制流程圖如圖11所示:圖11 MPPT控制流程圖本設計要求保持輸出電壓保持穩(wěn)定，所以不可能人為變動電壓值來跟蹤功率最大點，所以我們需要對其加以改良。具體方法用負載擾動的方法來實現(xiàn)。周期性增加或減少負載來產生電流的擾動，從

49、而改變太陽能陣列輸出的功率，并觀察擾動前后太陽陣列輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動方向，當擾動方向正確時太陽能光電板輸出功率增加，下一周期繼續(xù)朝同一方向擾動，反之，當太陽能光電板輸出功率減少時，表示擾動方向錯誤，下一周期朝反向擾動，如此反復進行著擾動與觀察來使太陽能光電板輸出達最大功率點。圖12所示為實際應用擾動與觀察法來實現(xiàn)最大功率點追蹤的示意圖:圖12 MPPT控制實現(xiàn)示意圖擾動電阻R和一個MOSFET串連在一起，當我們施加一個PWM信號通斷場效應管，在擾動電阻R上就會產生方波電壓，當占空比由小變大，那么在輸出電壓根本穩(wěn)定的條件下，通過電阻的平均電流也由小變大，相當于R改變了其阻

50、值，所以我們叫它擾動電阻。這樣我們就通過改變GAI，E3的占空比，改變了輸出了電流，從而完成了對最大功率點的跟蹤。實際上通過擾動電阻改變電流的范圍是有限的，在超過調控其范圍的時候，我們需要對連接在母線上的蓄電池組進行切換，再利用GAI，E3信號進行微調，從而到達最大功率的輸出。4基于模糊邏輯控制的最大功率跟蹤系統(tǒng)在最大功率點跟蹤系統(tǒng)中，確立一個好的算法是其中的關鍵，在第三章的表達中我們探討了一些關于中最大功率點追蹤的一些算法。但是還都是傳統(tǒng)的一些在數(shù)學方法的變化。在智能控制開展的如火如茶的今天，利用智能控制方法上的模糊性，自適應性來對非線性，不確定性的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制，無疑是一個很好

51、的選擇。MPPT本質上是一個尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流或功率，比擬它們之間的變化關系，決定當前工作點與峰值功率點的位置關系，然后控制電流(或電壓)向峰值功率點靠近，直到達峰值功率點;電流(或電壓)繼續(xù)沿原方向變化會引起功率的下降，因此再進行反方向的變化，最后控制電流(或電壓)在峰值功率點附近一定范圍內來回擺動。但工作點在峰值點兩端的來回擺動，導致了實際得到的平均功率略低于峰值功率，其差值就是搜索損失，而這正是自尋最優(yōu)控制所特有的，為了把控制系統(tǒng)的工作點保持在最優(yōu)點附近而必須付出的代價。當負載的功率需求或太陽陣的I一V特性發(fā)生變化后，引起工作點的偏移或峰值功率點的漂移，PPT系統(tǒng)探測到這種變化

52、后，就會進行下一次尋優(yōu)。因此，PPT就是一個不斷測量和不斷調整以到達最優(yōu)的過程，它不需要知道太陽陣精確的數(shù)學模型，也不需要知道環(huán)境的日照度和溫度，而是在運行過程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當前工作點逐漸向峰值功率點靠近，最后工作在峰值功率點附近。所以我們可以設計出新的算法完成這一任務，使得損失變得盡可能小，如模糊控制設計方法，神經網絡設計方法，自適應控制算法等來更好的提高轉換效率。本章對MPPT的模糊算法進行了一些有益的探討。自1965年，自動控制理論專家扎德(L.A.zdahe)在加州大學提出了模糊集合理論以來，模糊邏輯控制(FLCFuzzy Logic control)得到了迅速的開展

53、。FLC在各種領域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制方法無法或難以解決的問題，并取得了令人矚目的成效.模糊控制是目前在控制領域中所采用的智能控制方法中最具實際意義的方法。由于日照變化的不確定性、太陽電池陣列的溫度的變化、負載的變化和太陽電池U-I曲線的強烈非線性，所以太陽電池陣列的最大功率點是隨著環(huán)境和負載的變化而時刻變化的。針對這樣的非線性系統(tǒng)，使用模糊邏輯控制方法進行控制，將會獲得理想的控制效果。模糊邏輯控制器的設計主要包括以下幾項內容:*確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量;*歸納和總結模糊控制器的控制規(guī)那么:*確定模糊化和反模糊化的方法;*選擇論域并確定有關參數(shù);在本設計中是以功率對電壓，電流的變

54、化，以及其變化率來作為模糊輸入變量，通過模糊化處理，并根據專家經驗進行模糊判別，給出調節(jié)輸出的隸屬度，最后根據隸屬度進行反模糊化處理得到控制調節(jié)量，來實現(xiàn)控制最大功率輸出。本模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器、執(zhí)行器、被控對象三局部組成，控制器的采樣周期T=2s，系統(tǒng)框圖如圖13所示:圖13 模糊控制系統(tǒng)框圖其中s為系統(tǒng)的設定值，y為系統(tǒng)輸出，e和c分別是系統(tǒng)偏差和偏差的微分信號，也就是模糊控制器的輸入，u為控制器輸出的控制信號，E、C、U為相應的模糊量。由圖可知模糊控制器主要包含三個功能環(huán)節(jié):用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環(huán)節(jié)，模糊控制算法功能單元，以及用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。模糊化是指將

55、輸入變量的精確值轉化成適當論域上的語言變量值(模糊輸入值)，既確定各輸入、輸出量的變化范圍及其對應語言變量的論域元素和量化因子Kl、K2、K3。通常控制總是用系統(tǒng)的實際輸出量與設定的期望值相比擬，得到一個偏差值E，一般還需要根據該偏差的變化率EC來共同進行判斷。在本系統(tǒng)設計中，輸出功率P是一個判斷擾動方向非常重要的量，在一些文獻中都以功率對輸出電壓，電流的變化率和變化率的變化量來作為輸入量。在本設計中輸出電壓是要保持恒定的，所以我們在仿真中選用dPdi和dPdi作為輸入變量，系統(tǒng)最終控制輸出的模糊邏輯控制量定義為場效應管的PWM占空比變換量，定義為dout，所以系統(tǒng)中的模糊控制器是一個雙輸入單

56、輸出型的控制器。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，在最終輸出的控制量只能為一個精確量，而經模糊推理后得到模糊輸出量及其相應的隸屬度，所有隸屬度不為零的模糊輸出量對輸出都起一份奉獻，反模糊化的目的就是求出能代表所有模糊輸出量作用的精確值，用以實施最后的控制策略。該計算過程稱為反模糊化(Defuzzification)，從而將模糊量轉化為精確量。反模糊化可針對系統(tǒng)要求或運行情況而選取不同的方法，得到的結果也是不同的。一般采用的方法有重心法、最大隸屬度法、系數(shù)加權平均法等，重心法比擬合理，而且計算的精度較高，運算過程也不太復雜，所以本系統(tǒng)采用此法進行反模糊判決。TLAB模糊邏輯工具箱進行MPPT仿真在第七章我們利用

57、SIMULINK工具箱和模糊邏輯工具箱相結合的方法對DC心C的控制系統(tǒng)進行了輔助設計，實際上Simulink功能是相當豐富的，其中的模糊邏輯工具箱就是一個對模糊控制器進行仿真的一個相當好的工具。工具箱還提供了圖形用戶界面(GUI)編輯函數(shù)，利用它用戶可以更直觀迅速地生成模糊推理系統(tǒng)(FIS)。用戶可以在FSI編輯器窗口菜單中修改它的各種特性，如改變輸入輸出的變量數(shù)、編輯隸屬度函數(shù)、編輯模糊規(guī)那么等，從而生成新的FSI。與傳統(tǒng)仿真手段相比，這種方法更加形象、簡便。工程設計人員可以采用多種途徑生成和編輯模糊推理系統(tǒng)，如手工、通過交互式形工具、通過命令行函數(shù)或基于模糊聚類或自適應神經模糊技術自動實現(xiàn)

58、。 5總結本文是以課題“太陽能電池最大功率控制器研究與設計為核心內容撰寫而成的。根據要求設計了MPPT的太陽能最大功率跟蹤器，以恒電壓對外供電。在對最大功率的跟蹤算法上，我們可以對算法加以改良以提高太陽能電池的輸出效率。除此以外，我們還設計了對蓄電池的切換控制，對于獨立型的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，由于其對持續(xù)供給電力的可靠度并不高，通常都需要輔助電源，以提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定度。一般太陽能系統(tǒng)使用蓄電池作為輔助電源，主要的目的是在當太陽電池提供的電力與負載電力不平衡時，提供一個電力緩沖器。這一方面出于可靠性的考慮，電力缺乏供給負載時，由蓄電池輔助供給，另一方面是基于能源利用效率的考慮，在負載用電過剩時

59、，可以對蓄電池充電。從理論上講蓄電池的容量越大，整個系統(tǒng)的可靠性越高，不過假設要最大發(fā)揮太陽電池所轉換的電能效率，最正確的做法是以市電作為輔助電源。我們可以將太陽能電池連接起來，讓它們以更大的輸出功率對外供電，當太陽能電池供電系統(tǒng)直接與電力公司的配電網絡系統(tǒng)并聯(lián)使用時，太陽能轉換的電力和市電共同供給負載所需電力，因此負載不受太陽能供電系統(tǒng)容量的影響，不管太陽能供電系統(tǒng)容量多大，系統(tǒng)皆能正常運轉，當太陽光電能的發(fā)電量供給本身的負載使用后仍有剩余時，即可將多余的電力送至市電的電力網，以提供其它的負載使用;假設太陽能電能發(fā)電量缺乏本身的負載使用時，那么由市電供給。這樣市電可完全提供負載缺乏的電力，而

60、被當作一個零阻抗的負載，吸收無限大的功率，因此在太陽能的電力使用上彈性較大。這樣我們必須在太陽能電池供電系統(tǒng)與市電之間，設計一個交直流電力轉換器，它需要輸出與市電規(guī)格相符合的電力，這有許多技術上的問題有待解決，如對電網進行無功補償，功率因素的校正，孤島效應的解決等。而且我們必須監(jiān)控市電與電力轉換器的輸出的狀況，隨時解決出現(xiàn)的問題。監(jiān)控系統(tǒng)在這個較復雜的系統(tǒng)中扮演著極重要的角色，包括檢測輸出電壓電流并配合保護系統(tǒng)、檢測負載狀況并計算與市電間適當?shù)碾娏α鳌z測環(huán)境溫度照度紀錄太陽電池的運轉情形、保護設備間的協(xié)調等，在這方面，用現(xiàn)場總線組成電力系統(tǒng)監(jiān)控網絡無疑是大有可為的?？傊窈笠蕴柲転槟茉吹?/p>