【摘 要】
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为缓解能源危机,世界各国的能源供应体系正在从化石能源为主逐渐转变为清洁能源为主。清洁能源中太阳能转变为电能主要利用光伏发电技术。在实际生活中为了获得更高的输出电压,一般将若干光伏电池单元串联为光伏子串,光伏子串串联为光伏模块。由于光伏模块会被云朵树木建筑遮挡或者出现内部电池单元老化等问题,使得光伏子串之间出现失配和热斑效应,导致光伏系统发电效率较低。因此在局部阴影下提高光伏系统效率是研究的热点。论
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为缓解能源危机,世界各国的能源供应体系正在从化石能源为主逐渐转变为清洁能源为主。清洁能源中太阳能转变为电能主要利用光伏发电技术。在实际生活中为了获得更高的输出电压,一般将若干光伏电池单元串联为光伏子串,光伏子串串联为光伏模块。由于光伏模块会被云朵树木建筑遮挡或者出现内部电池单元老化等问题,使得光伏子串之间出现失配和热斑效应,导致光伏系统发电效率较低。因此在局部阴影下提高光伏系统效率是研究的热点。论文针对光伏系统在局部阴影下会出现失配导致效率低的问题,以光伏子串为研究对象,从光伏子串结构优化、全局最大功率点追踪（GMPPT）、分布式最大功率点追踪（DMPPT）、差分功率处理（DPP）技术方法来研究,分析了各方法的优缺点。比较光伏电池-光伏电池（PV-PV）和光伏电池-隔离端口（PV-IP）两种架构,最后确定了以PV-IP为基本架构,兼顾MPPT和均压法的控制方案,该方案可将正常光照下的光伏子串电流通过DPP变换器补偿给处于局部阴影下的光伏子串,最终实现每个光伏子串都工作在各自最大功率点处。本文主要研究内容如下:（1）分析光伏电池单元发电原理并建立数学模型,通过具体参数将数学模型转变为工程应用模型。在工程模型的基础上建立不同光照和温度下的光伏子串仿真模型,对比仿真得出光伏子串的特性受光照强度的影响更大。结合带旁路二极管的光伏子串工作原理,通过仿真分析局部阴影下光伏模块的输出特性为多峰值的原因。（2）以PV-PV为架构,双向升降压电路为DPP变换器,控制策略为对每个光伏子串进行MPPT控制,而后介绍常见的最大功率点追踪技术。最后对系统进行仿真,比较同一光伏模块下不同连接方式光伏子串的输出情况,方式三比方式一和二效率更高。（3）以PV-IP为架构,双向反激电路为DPP变换器,并分析DPP变换器的工作原理。研究了最小规划解法和均压法,给出基本原理和实现过程。建立系统稳态时的小信号模型,利用频域分析法得出控制-输出的传递函数,并加入补偿控制使系统稳定。（4）对所提方案进行仿真和搭建实验样机,通过对仿真和样机实验波形的分析,证明该方案能够提高局部阴影下光伏系统的效率,最高可达15%。
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