1 引言
由于大气中废气的排放和CO2量的增加，致使地球变暖。上世纪全球表面的温度已以接近0.6℃/百年的速率上升[1][2]，能量的供给和使用，不仅关系到地球的暖化，而且涉及到例如空气污染、酸的沉淀、臭氧耗尽、森林毁灭，以及放射性物质的辐射等环境忧患问题。为避免产生这些后果，一些潜在的解决措施已开始启动，包括经过改善能效的能量储存，减少石化燃料的利用和增加有利环保的能量供应。近年来，由清洁、有效、无环境污染的能源输出能量，已成为工程师和科学家的主要任务。其中，光伏（PV）发电系统在调研时引起了很大重视，因为它似乎是解决环境问题的可能途径之一 。
最近，具有高压增益的DC-DC变换器，在很多工业应用中已成为普遍需要。例如，在清洁能源的前端区段，不间断电源的直流后备能量系统，汽车头灯用的高强度放电（HID）灯，以及电信工业的应用。常见的升压变换器，甚至在极端占空比时也不能提供这么高的直流电压增益；它还可能导致严重的“反向回复”和增大所有器件的定额。在这种情况下，转换效率会降低，电磁干扰（EMI）问题会加重。过去10年中，为了提高转换效率和电压增益，已研究过很多改进型的升压变换器拓扑。虽然，变换器设计中利用了电压箝位技术操作，以克服高电压级应用中输出二极管的严重反向回复问题，但仍存在过大的开关电压应力，且辅助开关的接通时间将限制电压的增益。文献中研究了一种新颖的耦合电感器变换器策略，以便用1个简单的电感器，来提高常规升压变换器的电压增益和处理电感器的泄露问题，以及常规变换器中变压器的去磁问题。本文，介绍了高效率升压变换器拓扑的升压，以及利用DC-AC逆变器时PV模块输出直流电压的稳压。
微电子学和功率器件的发展，使得工业中广泛地应用PWM逆变器。PWM逆变器的基本机理，是通过逆变器、LC滤波器组合，将直流电压转换为正弦交流输出。由总谐波畸变（THD）、瞬态响应和效率来评定性能。这样，过去10年来对PWM逆变器的闭路调节寄予了很多关注，以便在不同负载情况下达到良好的动态响应。例如：线性控制，栅极电流控制的观测器，基于Lyapunnov的控制，滑模式控制(SMC)等等。
一般，PV模块的输出功率大体上按照不同的光辐射而变化。例如，在郑州一年中最大的平均光照方向是朝南，相应的倾角为34.72o，因而很多PV模块均按这一位置安装。但按此方式不能持续地捕获最大的光辐射量（辐照度），故光伏发电性能不能有效地改善。最近，很多研究者致力于有关太阳跟踪系统的研究，通常的太阳跟踪器在PV板的端部装有光传感器，当来自不同光传感器的反馈信号相等时，这意味着PV板正面对着太阳，在这一相应位置具有最大的光辐射。遗憾的是光传感器起始的校核和调整是很费时的，且在不同的操作条件下装置的性能容易改变。为了克服上述缺点，本文介绍的无光传感器有效太阳跟踪系统，它是利用PV模块开路电压正比于相应的（光）辐射照度这一特性，而使PV板尾随着太阳的直照方向。
本文重点介绍的高性能独立光伏发电系统[1]，包含3个主要部分：高效率的升压变换器，带ATSMC（自适应全滑模控制）的PWM逆变器，以及有效的太阳跟踪器。首先，有效太阳跟踪器应设计成能捕获最大的光辐射量和功率；然后是高效率升压变换器，应能将有效太阳跟踪器所捕获的功率转换成稳定的直流电压源；此外，带ATSMC的逆变器，再将升压变换器的这一直流电压源输送至交流电压源而独立利用。
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