崔成旺+王昆+楊穎

摘 要 本文分析了太陽能光伏電池最大功率點跟蹤技術(shù)的原理，簡要介紹了用升壓型DC-DC變換器如何實現(xiàn)對太陽能電池最大功率點的跟蹤，用變步長的電導增量法實現(xiàn)了對最大功率點的跟蹤控制。

關(guān)鍵詞 太陽能電池；最大功率點跟蹤；Boost變換器；變步長

中圖分類號 TM91 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）12-0001-01

光伏列陣最大功率點跟蹤技術(shù)（MPPT）的研究能有效提高太陽能光伏系統(tǒng)效率。當環(huán)境溫度、太陽輻射照度、負載特性發(fā)生變化時，通過尋優(yōu)控制程序和直流變換電路，使太陽能電池方陣始終工作在最大功率點附近，從而最大程度發(fā)揮太陽能電池方陣的效能。

1 太陽能光伏電池MPPT的原理

太陽能光伏陣列的特性曲線是非線性的，當光照度和溫度光照度確定的時候，太陽能電池的最大功率點是唯一的。因此，要提高太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率，就要使太陽能發(fā)電系統(tǒng)中保持最大輸出功率，即太陽能發(fā)電系統(tǒng)要能實時地跟蹤太陽能電池的最大功率點。

最大功率點跟蹤控制（MPPT）是指能夠?qū)崟r檢測太陽能電池陣列的直流電壓及輸出電流，采用一定的控制算法計算太陽能陣列可能的最大功率輸出，通過改變電阻的平均電流情況來滿足最大功率輸出的要求。當使用MPPT控制方式時，即使太陽能電池的所處環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化，系統(tǒng)仍然可以運行在最佳狀態(tài)。

2 通過 DC-DC變換器實現(xiàn)太陽能電池的最大功率點跟蹤控制

如果改變加在光伏陣列兩端的負載電阻值，就可以改變光伏陣列的工作點，實現(xiàn)跟蹤最大功率點跟蹤。通過最大功率點跟蹤及時速就是完成阻抗匹配的要求。通過DC-DC變換電路可以實現(xiàn)的太陽能光伏陣列的MPPT控制。

DC-DC變換器在太陽能光伏系統(tǒng)中的重要作用主要有兩個：

1）MPPT控制器中使用DC-DC變換電路的主要拓撲結(jié)構(gòu)有3種，分別是降壓型（Buck）、升壓型（Boost）、升—降壓型（Buck—Boost）。通過比較Boot電路和Buck電路在太陽能光伏陣列中的應用，Boost電路和Buck電路有更高的能量轉(zhuǎn)換效率，而且占空比對Boost電路轉(zhuǎn)換效率的影響比較小。通過Boost電路的升壓作用?？梢詫崿F(xiàn)MPPT控制的輸出電壓與負載所需要的電壓匹配。

2）如圖1所示，光伏陣列接Boost變換電路，當RL（負載電阻）固定不變時，調(diào)節(jié)Boost電路占空比D就可以改變Rin的值，使Rin與光伏電池板的輸出電阻匹配，從而輸出將光伏電池板的最大功率，因此，通過調(diào)節(jié)光伏陣列的工作點可以實現(xiàn)最大功率點的跟蹤。

3 通過變步長的電導增量實現(xiàn)最大功率點跟蹤

控制

圖2是變步長電導增量法的仿真模型。

當前天氣的變化用電流的變化值ΔI表示。通過光伏電池的I-V曲線得出，在工作電壓為Voc和Vmpp時，太陽能電池光伏陣列具有接近于線性的工作特性，因此積累因數(shù)β應該是接近0的正數(shù)。

仿真結(jié)果表明：當光照度為1 000W/m2，溫度為298K時，我們運用變步長的電導增量算法，在0.01s內(nèi)輸出功率就可以達到最大功率值，MPPT跟蹤曲線無明顯波動，平滑，能量的損失減至最低，跟蹤的穩(wěn)態(tài)性和動態(tài)性有了較好兼顧。如果改變跳變函數(shù)，觀察仿真在光照度發(fā)生變化時的現(xiàn)象，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)響應快。當光照度和溫度參數(shù)發(fā)生跳變，在較短時間內(nèi)，功率輸出波形能夠監(jiān)測到變化情況下的最大值，達到最大值之后光伏電池的I-V曲線、平滑，具有穩(wěn)定的新工作點，使光伏陣列始終保持最大功率輸出。

4 結(jié)論

本文介紹了MPPT最大功率點跟蹤的控制方法；分析了由和變步長的電導增量法如何實現(xiàn)太陽能電池最大功率點跟蹤的原理；通過仿真實驗得出變步長的電導增量法比DC-DC變換器具有更好的動態(tài)性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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