带有MPPT功能的光伏阵列的通用建模与仿真

龙源期刊网 http//www.qikan.com.cn 带有 MPPT 功能的光伏阵列的通用建模与仿真作者呼忠权来源科技视界 2015 年第 02 期【摘 要】为了克服单纯用 Simulink 元件库建立光伏阵列模型过程复杂的缺点，利用光伏阵列输出特性方程和 MATLAB/Simulink 建立了基于 M 函数的光伏阵列最大功率控制的通用仿真模型。将该通用模型用于单相光伏并网系统 MPPT 中，并在不同光照强度下，对单相并网系统进行仿真实验，仿真结果表明该模型能快速找到新的工作点，并保持稳定，具有良好的动态特性和强鲁棒性。【关键词】光伏阵列特性 ;光伏并网 ;MPPT;MATLAB 仿真0 前言随着传统能源的日趋枯竭，环境污染等问题日益凸显，太阳能作为一种替代能源的重要地位已不可忽视 [1] 。而如何有效的利用太阳能则成为了当今的热门研究课题。对于光伏发电系统的仿真，通常采用的方法是按照准稳态理论来对系统各部件进行建模。但在光伏并网发电系统动态性能的研究中，光伏发电站运行时，对于太阳光照强度、环境温度的变化，常规模型很难反映其对电网的影响。这就需要建立光伏阵列的动态仿真模型 [2] 。光伏阵列是分布式光伏并网电站系统的关键部件，其 I-U 特性是太阳辐射强度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数，由于该模型不能实时反映上述参数变化对整个系统性能的影响。鉴于 MATLAB/Simulink仿真工具可用于复杂系统的仿真，利用光伏模块直流物理模型，建立光伏阵列通用仿真模型。将上述光伏阵列的通用仿真模型用于单相光伏并网系统的动态仿真，进而解决光伏阵列模块建模通用性问题。1 MPPT 通用模型1.1 光伏电池原理太阳能是一种辐射能，可以利用能量转换设备将其转换为电能，这种把光能转换为电能的装置主要是光伏电池。光伏电池是一种基于光伏效应特性的可以把光能直接转换成电能的半导体器件。所谓的光伏效应是指某种材料在吸收了光能之后产生电动势的效应。在气体，液体和固体中均可产生这种效应。在固体，特别是半导体中，光能转换成电能的效率相对较高。光伏电池实际上是一个 PN 结。通常用于光伏电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质。为了在光伏发电系统的设计中，更好的分析光伏阵列的电性能，使其与光伏