光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤法

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720147

摘要：結(jié)合已有的廣泛系統(tǒng)的數(shù)學等效模型和實際的太陽能電池的參數(shù)，通過仿真分析獲取相應的光伏電池的輸出特性曲線，與實際情況進行比較，有效獲取跟蹤算法來實現(xiàn)光伏電池的最大功率點輸出。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；最大功率點跟蹤法

隨著人們對能源利用的研究和開發(fā)，太陽能作為可再生能源，受到重視并不斷發(fā)展。利用光伏電池的光生伏特效應，將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能的光伏發(fā)電系統(tǒng)成為重要的研究對象。

最大功率點跟蹤法

光伏電池的輸出受到溫度、光照等因素的影響呈現(xiàn)非線性，光照條件的不同導致了太陽能電池板輸出電壓和功率的不同，其函數(shù)是單峰函數(shù)，即在某一點處達到輸出的最大功率，而這個點就是光伏電池工作的最佳狀態(tài)，對應的工作點被稱為最大功率點（MPP）。為保證光伏電池的最大功率點輸出，常使用最大功率的跟蹤法。最大功率跟蹤法又可以分作電導增量法、恒定電壓法（CVT）、擾動觀測法（P&O）以及基于擾動觀測法改進的自適應算法等等。

一、恒定電壓法

恒定電壓法（CVT）的優(yōu)點在于操作較為簡單，如圖1所示即為恒定電壓法的工作原理圖。由圖可知，溫度一定時，太陽能電池的最大功率點幾乎落在同一根垂直線的臨近兩側(cè)，這樣就可以把最大功率點的軌跡線近似的看成電壓U=const的一根垂直線，即只要保持太陽能電池的輸出端電壓為常數(shù)且等于某一日照強度下相應于最大功率點的電壓，就可以大致保證在該溫度下太陽能電池輸出最大功率。把最大功率點跟蹤簡化為恒電壓跟蹤（CVT），這就是CVT控制的理論依據(jù)。

二、擾動觀測法

這種方法主要依據(jù)的是光伏陣列端口電壓與最大輸出功率之間存在一定的關(guān)系，可以通過相應的公式計算得出。因此當不斷的向光伏陣列的端口進行干擾，導致其端口電壓產(chǎn)生改變，那么就會對應輸出很多新的功率。比較擾動前后輸出功率的大小，若擾動前的輸出功率較大，則說明光伏陣列的輸出功率在減小，因此下一次擾動就需要朝著反方向進行；如果光伏陣列的擾動后輸出功率較大，則說明光伏陣列的輸出功率在增大，同樣的擾動信號需要通過反方向輸入。

三、電導增量法

前面通過對于光伏輸出特性的仿真分析可以知道，光伏陣列的電壓功率輸出曲線只有一個峰值點。因此根據(jù)數(shù)學分析可以知道曲線的最高點處有dPdV=0，如此便可以計算出光伏陣列的峰值點。光伏陣列的輸出功率有Ppv=upvipv，兩邊同時求導，就可以得到：

dPpvdupv=ipv+upvdipvdupv

可知，當dPpvdupv>0時，upv小于最大功率點電壓；當dPpvdupv<0時，upv大于最大功率點電壓；當dPdV=0時，upv與最大功率點電壓相等。

當upv-ipvupv此時應增大輸出電壓；當upv>Um時，dipvdupv<-ipvupv此時應減小輸出電壓；當upv=Um時，dipvdupv=-ipvupv此時對應的是最大功率點電壓。

電導增量法的構(gòu)建基于光伏陣列的功率與電壓輸出關(guān)系曲線，對于環(huán)境的適應性強，可以有效減小誤判情況，其跟蹤控制比較理想。

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作者簡介：楊媛媛（1984），女，苗族，貴州凱里市人，工程碩士，副教授，單位：貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學院電力工程系，研究方向：電子與通信工程 。