[科普中国]-功率输出

功率输出通常以每声道的输出功率乘以声道数来表示，是指车载主机对扬声器所输出音频信号的功率和声道数。

简介功率输出是车载主机对扬声器所输出音频信号的功率和声道数，通常以每声道的输出功率乘以声道数来表示。车载主机在车载影音系统中原本的功能是类似家庭影院的影碟机，但是汽车内空间宝贵，因此集成度要求很高。为了满足空间需求，很多车载主机都带有功放的功能，当然也不是所有的车载主机都带有功放功能，如果没有功率输出，那么就必须带有连接车载功放的功能。

需要说明的是，带有功率输出的主机可以直接连接扬声器，但是很多主机也同时可以连接外接功放，与家庭影院影碟机不同，主机的前置输出电压较高，因此不同主机对功放的要求不同，选购时应注意搭配。

相关术语：车载主机、输出电压、车载影音的搭配

考虑有向功率特性的风电场功率输出针对仿真分析中风电场等值建模这一难题，在考虑风向及电网功率需求对风电场功率输出影响基础上，提出了一种考虑有向功率特性的风电场等值功率输出模型构建方法。该方法首先根据风向将风电场的实际运行数据划分到不同的风向扇区内，利用数学统计方法分析不同风向下输入风速与输出功率之间的映射关系，得到不同风向扇区的风电场功率曲线的函数关系表征，建立了风电场有向功率曲线；然后，根据电网的功率需求，控制风电场的并网输出功率，构建了风电场功率输出模型，并利用风电场实例进行仿真验证。1

有向功率特性的风电场功率输出模型构建方法考虑风向及电网功率需求对风电场输出功率的影响，提出了一种考虑有向功率特性的风电场等值功率输出模型构建方法，建立了能够反映风电场功率输出的模型，该模型主要包括风电场功率输出计算模块和风电场功率输出控制模块。

通过风电场的历史运行数据，在风电场功率输出计算模块中构建不同风向的风电场初始功率曲线；然后，对于任意时刻t，测风塔测风数据向风电场功率输出计算模块输入风速Vwind，t 和风向Dwind，t，根据风向扇区筛选，计算得到风电场功率输出计算值Pmodel，根据电网对风电场的功率需求值Pschedule、Qschedule与电网电压U的波动情况，在风电场功率输出控制模块中对输出功率进行控制调节，向电网输送满足需求的功率Pgrid、Qgrid；同时，将该时刻的风速、风向和有功功率记录下来，作为一个新的历史运行数据反馈回风电场功率输出计算模块，对风电场模型进行更新。1

数据预处理由于风电场所处的环境不断变化以及监测系统的随机误差和系统误差等原因，风电场运行监测数据的质量也会受到一定的影响，从而产生一些异常数据。这些异常数据点的存在会对风电场功率特性曲线的构建产生较大影响，增大风电场输出功率的误差，不利于风电场的运行管理和电力系统的运行调度。因此，采用基于四分位原理和聚类算法的数据处理方法，对风电场的历史运行数据进行预处理，识别并剔除风电场异常数据，从而提高构造风电场有向功率曲线的数据质量。1

风电场功率输出计算模块的建立考虑风向对风电场功率曲线构建的影响，建立了风电场功率输出计算模块，得到不同风向下风电场输入风速与输出功率之间的映射关系。

设定风向扇区的数量m并计算各扇区的角度范围Swd，以16个风向扇区为例，将预处理后的风电场运行数据，包括历史时刻的风速、风向和对应的输出功率值，进行扇区划分得到不同扇区的风电场风速-功率数据。对每个风向扇区内的风电场风速-功率数据分别进行统计分析，采用区间法进行计算，每个风向扇区内各风速区间的平均风速和平均有功功率的表达式中框图所示，式中的Ni为第i个风速区间的实测数据个数，vi，j、Pi，j分别为第i个风速区间内第j个实测数据对应的风速和有功功率，vi，mean、Pi，mean 分别为第i个风速区间的平均风速和平均有功功率。

在风电场功率输出计算模块中，对于任意时刻t 输入的测风数据(Vwind，t， Dwind，t)，首先根据输入风电场的风向选择扇区，确定该测风数据所属的风向扇区。然后，利用该风向扇区所对应的风电场功率曲线计算输出功率，将风电场功率输出计算值Pmodel传递给风电场功率输出控制模块。1

风电场功率输出控制模块的建立电网调度中心根据全网发电计划、负荷预测信息、电网运行方式等信息制定风电场的出力计划，以规定风电场的功率输出，保证电力系统的安全、稳定运行。因此，当风电场并入电网时，其功率输出不仅受风速、风向的影响，同时还受到电网需求的规定。建立了风电场功率输出控制模块，根据电网功率需求控制风电场模型的输出功率。

首先对有功功率参考值Pref进行选择，比较风电场功率输出计算值Pmodel与风电场功率需求值Pschedule，当风电场的功率需求值大于风电场功率输出计算值，即电网具有足够的风电接纳能力时，风电场按功率计算值输出有功功率。此时，开关位于接触点1。当风电场的功率需求值小于风电场功率输出计算值时，需要风电场减少功率输出，风电场按功率需求值输出有功功率。此时，开关位于接触点0。1

嵌入式智能光伏模块的最大功率输出统一控制首先对所提出智能光伏模块的拓扑结构进行分析、比较。然后以BUCK 型的嵌入式智能光伏模块提出统一输出最大功率跟踪控制策略，这种控制策略在保证输出功率最大化的前提下，优化了系统模块，有效降低了系统控制复杂度和装置成本。最后，通过实验验证了所提出的概念和控制方法。2

最大功率输出统一控制策略为了降低系统器件数量和成本，简化控制结构和方法，提出了一种最大功率输出统一控制策略。这种控制方法的特点如下：1）仅对嵌入式智能光伏模块的输出电压电流进行采样，所需要的采样单元和相应的AD、DA器件都大大减少；2）仅需要一个控制芯片进行MPPT运算，其给出的电压指令信号同时发送给3路Buck变换器的控制回路，作为共同的电压指令；3）每个Buck变换器拥有各自独立的控制回路。

这种控制策略中，MPPT控制单元检测嵌入式智能光伏模块输出端的电压和电流值，通过对其采样进行最大功率的跟踪，然后计算出一个最大功率的电压指令值，分别同时送给3路Buck变换器作为其各自的控制环电压指令信号，最后每个DC-DC变换器通过各自独立的控制闭环去跟随这个指令，然后3个独立的PWM控制单元比较各自输入光伏电池组的电压幅值和给定的指令电压值，生成PWM信号，去控制相应的开关管。每当输出侧的MPPT单元进行扰动寻找最大功率点时，每个DC-DC变换器的输入侧电压则通过各自独立的PWM闭环进行控制从而实现了对各自输入侧电压的控制。2

变换器的输出侧电压和输出功率因为DC-DC 变换器的输出为串联级联，所以DC-DC 变换器的输出直流电流都是一致的，因此每个DC-DC变换器的输出侧电压和输出功率(即光伏电池组的输入功率)成正比，故整个嵌入式智能光伏模块的输出电压为所有 DC-DC变换器的输出电压之和。

从DC-DC变换器的输入侧看，因为给定的是相同的电压指令信号，3个独立的控制环在系统稳态情况下，应该工作在与给点电压信号相同的电压值，占空比信号也可相应得出。

如果没有阴影情况发生，一块标准太阳能板中所有光伏电池组的最大功率点电压应该是完全相同，此时如果用单个MPPT单元给出一个电压信号送给3路闭环系统，3路PWM应该得到相同的占空比送给各自的开关器件。如果光伏电池组 II 发生阴影遮挡，其输出最大功率会相应减少，与其相连的Buck电路的占空比也会相应减少，如下式所示：D2〈D1=D32

统一输出控制方法的I-V 和P-V 特性曲线理想光照下的光伏电池组输出的I-V和P-V静态特性曲线，以及被阴影遮挡下的光伏电池组输出的I-V曲线和P-V曲线。因为电压参考值是通过输出的最大功率跟踪单元统一给出，所以3个Buck电路任何时刻的输入电压应该稳定在同一个电压值，可以看出，这个由最大功率跟踪单元给出的最大功率电压既不是理想光照下光伏电池板的最大功率点电压值，也不是阴影遮挡下光伏电池组的最大功率点电压值，而是系统整体功率最大值的电压点。将每一个Buck电路的输出曲线相加，可以得到整个嵌入式智能光伏模块的输出特性曲线中的实线所示。2

光伏优化器控制方法根据描述的3种结构：太阳能优化器(一个DC-DC变换器与一个标准太阳能板相连)、嵌入式智能光伏模块(每一个DC-DC变换器与一个光伏电池组相连，每个DC-DC变换器拥有自己独立的MPPT单元)、嵌入式光伏优化器配合统一输出最大功率控制(每一个DC-DC变换器与一个光伏电池组相连，输出侧共用一个MPPT检测运算单元)。在相同的光照和阴影遮挡情况下，根据其各自的P-V曲线做了比较和分析。可以看出，所提出的统一输出最大功率跟踪的控制策略可以让所有的光伏太阳能电池都工作在各自的最大功率点，并且减少了控制芯片，电压电流传感器以及相应的AD，DA芯片的数量，简化了系统结构，降低了成本，保证了输出能量的最大化，有效地解决了光伏系统在不匹配情况下的能量损失问题。2

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学