光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究

龙源期刊网 http//www.qikan.com.cn 光伏发电系统最大功率点跟踪技术的研究作者陈丹阳来源硅谷 2014 年第 06 期摘 要 为了提高太阳能光伏电池的光电转换效率，文章着重对光伏阵列的最大功率点跟踪（ MPPT ）技术进行研究。通过对单个光伏电池的建模、仿真来认识光伏电池在不同条件下的特性曲线，选取扰动观测法进行研究，并选用 BOOST 电路的 DC/DC 功率变换器，基于MATLAB/SIMULINK 建立光伏系统的仿真模型，并通过脉宽调制（ PWM ）占空比的变化来改变电路的输出电压来实现对最大功率点的跟踪。关键词 光伏发电系统； MPPT；扰动观测法； MATLAB/SIMULINK 仿真中图分类号 TM615 文献标识码 A 文章编号 1671-7597（ 2014） 06-0031-01 自 20 世纪 80 年代，太阳能光伏产业得到了迅速发展，其增长幅度与受关注度远高于其他能源产业。我国有着丰富的太阳能资源，近十年来，太阳能光伏产业发展迅速，但是与发达国家相比还存在相当大的差距。首先，我国生产规模较国外较小，自动化水平较低，标准、规范与检测认证体系不健全；其次，发电成本过高，缺乏核心竞争力。总为言之，我国光伏产业在国内外市场上仍面临着非常严峻的考验。1 最大功率点跟踪的原理最大功率点跟踪（ MPPT）控制策略实时检测光伏阵列的输出功率，通过一定的控制算法预测当前状况下阵列可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗值使阵列输出最大功率。对于电阻型负载，其负载线与 I-V 曲线的交叉点即为光伏电池的工作点，不同的负载决定了光伏电池工作在不同的位置。我们可以通过公式来求得最大功率输出时的电阻值。当太阳能电池阵列的光照强度和温度不发生变化时，对于线性电路来说，当负载电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率为最大值。在光伏发电系统中，一般在光伏电池阵列和负载之间设置 DC/DC 或 DC/AC 变换电路，变换电路可以将光伏电池阵列的输出电压转换成稳定电压，进而为后续电路供电。虽然光伏电池和 DC/DC 、 DC/AC 变换电路的输出特性都具有强非线性，但在极短时间内，可以看作线性电路来进行简化处理，所以要使光伏电池保持最大功率输出，只需调节转换电路的等效电阻，使其与光伏电池的内阻相等。因此在实际应用中，通过调节负载两端的电压即光伏电池阵列的输出电压，就可以实现光伏电池最大功率点跟踪。2 最大功率跟踪算法的实现