一种中小型光伏系统MPPT的算法研究(20180816143059)

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 一种中小型光伏系统 MPPT 的算法研究作者：王 宁 翟庆志 徐 亮来源：《现代电子技术》 2010 年第 06 期摘 要 :为提高光伏发电系统的最大输出功率 ,根据光伏电池的特性 ,针对中小型光伏发电系统的应用实际 ,提出了 一种新型的 MPPT 控制方法和改进的恒定电压法 ,并在 Matlab 环境下进行仿真验证。分析与仿真结果表明 ,与常规 CVT 法相比 ,该方法能够有效提高最大功率点的追踪精度。关键词 :最大功率点追踪 ;恒定电压法 ;光伏电池 ;改进 CVT 法中图分类号 :TM615 文献标识码 :A 文章编号 :1004-373X(2010)06-168-03 Research on MPPT Algorithm in Medium constant voltage tracking;photovoltaic cell;improved CVT 众所周知 ,为了能使光伏板转换的电能够被最大化输出 ,应该对应采用一种最大功率点跟踪技术 ,即 MPPT。在针对中小型光伏发电系统中广泛应用的 CVT 法 ,提出了一种改进算法。数学模型及仿真结果表明 ,该算法在追踪精度上有明显提高。1 光伏电池的伏安特性由于光伏电池受到外界的影响 (光照强度、电池表面温度等 ),它的外特性呈非线性特点。如果不采用适当的跟踪方法 ,当光照强度以及环境温度发生改变时 ,光伏电池很难工作在当前情况下的最大功率点 (MPP)[1], 也就无法充分利用其当前能够转换出的电能。2 最大功率点跟踪控制的实现方法龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.1 光伏特性在不同外界条件下 ,光伏电池的光伏特性有所不同 ,所体现出的最大功率点也不惟一 ,在不同日照条件下的最大功率点分布联线 ,如图 1 中的曲线 1 所示。曲线 1 上的一点 ,意味着光伏电池在该日照条件下 ,所能转换出的最大电功率 [2] 。图 1 最大功率追踪示意图2.2 准确最大功率点跟踪真正意义上的光伏电池最大功率点跟踪控制策略有扰动观察法、电导增量法、数控匹配法、二次插值法等。扰动观察法 实质上 ,该法是一个逐点比较 ,自动寻优的过程。通过对太阳阵列的当前输出电压与电流的检测 ,得到当前太阳阵列输出功率 ,再与前一时刻的阵列功率相比较 ,舍小取大 ,如此周而复始地检测 ,使太阳阵列动态地工作在最大功率点附近 [3]。电导增量法 该法是对扰动观察法的改进 ,它通过比较电导的线性率以及恒定电导 ,通过改变转换器的占空比 ,动态识别 dI/dV 。这种方法虽然十分精确 ,但是需要复杂的控制结构 [4]。数控匹配法 该法是从光伏电池输出电压和输出电流、输出功率关系的数学模型出发 ,导出最大功率点的电压表达式。其 I-V 关系为 : -25)]+ -25)]j 式中 :E 为光照强度 ;t 为温度 [5] 。根据 P=IV,dP/dV=0, 便可以求出太阳电池输出最佳功率时的电压值 。通过控制电路得到任意时刻匹配充电时的占空比 ,调整开关管的导通时间 ,使太阳电池的输出功率工作在最大功率点附近 [6]。这些方法对系统复杂度、所需的传感设备、收敛速度、成本、效率、实现的硬件电路、CPU 的计算速度及内存等的要求都较高。综上所述 ,准确的 MPPT 控制策略适用于大功率独立光伏发电系统或并网发电系统中 ,此时 ,其控制成本与整个系统成本相比 ,相对很小。2.3 恒定电压法 (CVT) 从图 1 可以看出 ,当温度一定时 ,光伏电池的最大功率点几乎邻近分布在某一根垂直线的两侧 ,如图 1 的垂线 2 所示 [7]。若把最大功率点的轨迹线近似地看成电压有 :