• 68
•
ELECTRONICS WORLD ・
探索与观察
微电网（Micro-Grid ），是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。太阳能因为其覆盖范围广、无污染的清洁特性被广泛用于分布式电源发电中。文中主要介绍光伏电池并根据其等效模型搭建simulink 仿真模型、DC-DC 的boost 升压电路以及最大功率点跟踪MPPT 技术。并在simulink 中建立了完整的直流的分布式电源的仿真模型进行研究。 0 引言
微电网光伏发电技术因为其发电方式灵活、环境污染小等优势逐渐受到人们更多的关注。因为太阳能能源的清洁、无污染和覆盖性广的诸多优点、光伏电池在分布式电源中扮演着极为重要的角。为了提高光伏发电的效率，采取了最大功率点跟踪的控制方法。分析了DC-DC 变换器的等效电路模型，针对光伏电池产生的电量设计储能装置，设计控制模块，控制光伏电池的输出电压稳定在固定值。 1 光伏电池工作原理与最大功率点跟踪
光伏电池可以将太阳能转变成电能。在分析研究过程中，我们常常对它的基本元件光伏电池进行研究。（陈剑，太阳能光伏系统最大功率点跟踪技术的研究[D].北京：清华大学学位论
微电网光伏电池的
simulink
仿真与研究
安徽理工大学电气与信息工程学院 孙朝鹏 程
瑶
（1-3）
由上式可以看出光伏电池的输出电压仅仅受光照强度和
环境温度影响。
图2 MPPT扰动观察法原理图
MPPT 工作原理如图2所示，当前工作点电压标幺值为U ，功率为P ，当正向增加端电压U 到U 1时，光伏电池的输出功率也随之增加，则可以判定最大功率点在此时工作点的右侧，此时应继续添加正向扰动到U 2处；反之，当增加电压到U 1时，光伏电池的输出功率降低，则可判定最大功率点在工作点的左侧，此时应减小电压值。扰动观察法的本质就是反复给系统加正或反方向的小扰动，检测系统的变化趋势然后最终达到自寻优的目的。（袁博，光伏DC/DC 变换器最大功率跟踪算法研究与设计[D].武汉理工大学，2015；吴子阳，三相光伏并网发电系统的电能质量分析[D].南昌大学，2018.）
2 储能装置双向DC-DC变换器
本文中仿真采用隔离型的双向半桥变换器如图3所示，较其它隔离型变换器而言，所使用的隔离型变换器的拓扑结构简单、功耗小、效率高、稳压效果好。（自帅，光伏供电DC/DC 系统的设计与研究[D].东北大学，2017）变换器拓扑结构简单，因此使用的元器件较少，拥有较高的经济性，但是变换器的输入端输出端容易出现电流不连续的可能性。（刘娜，王章瑞，用于储能系统的双向DC/DC 变换器的研究[J].仪器仪表用户，2012，19(03)：39-41）在储能装置中，使用电压环比例积分调节器控制光伏电池的输出电压。原理是通过反馈回来的电压值与参考值进行比较不断地校正实现无静差调节。
调整过的电压信号进入PWM 脉宽调制器，由PWM 反馈给变换器来控制DC/DC 变换器的输出电压。采用PI 调节器无静差控制使光伏电池的输出电压稳定800V
。
图3 双向DC-DC半桥变换器
文，2010）光伏电池可以简化成图1所示等效电路，包括一个逆向饱和二极管、一个并联电阻Rsh 和串联电阻Rs
。
图1 光伏电池的等效模型
由基尔霍夫电流定律可得：
（1-1）
将I d 以及I R sh 的值上式可得，I pv
的表达式：
（1-2）
式中，I pv 和V pv 是等效电路的输出电流和输出电压，I ph 为光生电流。I 0
为逆向饱和电流，A 为二极管的理想系数，K 为热力学基本常数——玻尔兹曼常数，K =1.38×10-23J/K ，Tj 为PN 结热力学温度，q 为电子所带电量（物理学基本常量为1.6×10-19C ）并联电阻R sh 通常远大于串联电阻R s 。
因此上式中
这项可以忽略不计。上式可以变形为：
