最大功率点跟踪控制算法研究与仿真

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最大功率点跟踪(MPPT)技术简介

路电流检测法，滞环比较法、神经元网络控制法、
最优梯度法等，他们实现MPPT控制的基本原理都是
类似的，但具体实现方法各有差别。
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•
谢谢！
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• MPPT概述
最大功点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统，能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值。
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MPPT工作原理
太阳能电池板的伏安特性
太阳能电池板的伏瓦特性
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MPPT工作原理
• 最大功率点的跟踪控制本质上是一个自寻优过程，即通过测量电流、电压和功率，判定出当前工作点与峰值点的位置关系，并调节工作点电压（或电流），使其向峰值功率点靠拢，从而使光伏系统运作在峰值功率点附近。
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内容
• • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介
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MPPT优点
MPPT控制器可以智能调节太阳能发电板的工作电压，使太阳能板始终工作在V-A特性曲线的最大功率点。比较普通太阳能控制器，对太阳能板发电功率的利用率提高了 10—30%
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内容
• • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介
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MPPT算法简介
• 常用的MPPT算法有恒压法、扰动观察法、电导增量法等。
它们的工作原理及优缺点如下表所示。

光伏发电系统中的最大功率追踪算法研究

光伏发电系统中的最大功率追踪算法研究随着全球环境问题的不断加剧和人们对可再生能源的需求不断增长，光伏发电系统得到了广泛的应用。

在光伏发电系统中，最大功率追踪算法是一项重要的技术，它可以实现光伏电池板的最大输出功率，进而提高光伏发电系统的效率。

本文将介绍光伏发电系统中的最大功率追踪算法，并对其研究现状进行分析和讨论。

一、最大功率追踪算法的原理在光伏发电系统中，光伏电池板是获取太阳能并将其转化为电能的核心设备。

然而，光照强度的变化和光伏电池板本身的特性使得其输出电压和电流随时都在变化。

因此，为了提高光伏发电系统的效率，需要实现光伏电池板的最大输出功率追踪。

最大功率追踪算法是通过对光伏电池板输出电压和电流进行测量和监控，进而计算出光伏电池板的输出功率，并实时调整电池板的工作状态，以保证输出功率达到最大。

最常用的最大功率追踪算法包括模拟算法、传统的启发式算法和基于人工智能的算法。

模拟算法是最早被使用的最大功率追踪算法，它根据光伏电池板的电特性建立模型，通过计算机模拟来获取最大功率点。

传统的启发式算法则是通过试错法逐步调整电压和电流，不断接近最大功率点。

基于人工智能的算法则是采用神经网络、遗传算法等技术，通过自学习来找到最大功率点。

二、最大功率追踪算法的研究现状目前，最大功率追踪算法的研究主要集中在以下几个方向:1. 基于模糊控制的最大功率追踪算法基于模糊控制的最大功率追踪算法是利用模糊控制理论来建立光伏电池板最大功率追踪系统的一种方法。

这种方法的优点是具有较强的适应性和鲁棒性，能够在光照变化频繁、天气复杂的环境下实现高效的最大功率追踪。

2. 基于人工智能的最大功率追踪算法基于人工智能的最大功率追踪算法是通过利用神经网络、遗传算法等技术来实现最大功率追踪。

这种方法能够有效地解决光伏电池板的输出功率经常变化的问题，具有自适应性强、稳定性好的优点。

3. 基于无线传感器网络的最大功率追踪算法基于无线传感器网络的最大功率追踪算法是利用物联网技术来实现光伏电池板最大功率追踪的方法。

光伏发电系统最大功率点跟踪及并网控制策略研究

光伏发电系统最大功率点跟踪及并网控制策略研究光伏发电系统最大功率点跟踪及并网控制策略研究摘要：随着可再生能源的快速发展，光伏发电系统作为一种清洁、可持续的能源技术得到广泛应用。

然而，由于太阳能辐射的不稳定性和光伏发电系统的非线性特性，光伏发电系统在不同工作条件下的最大功率点（MPP）会发生变化，从而导致系统效率的下降。

为了解决这一问题，本文研究了光伏发电系统最大功率点跟踪及并网控制策略，以提高系统的能量利用效率和稳定性。

1. 引言光伏发电系统是利用太阳能将光能转化为电能的设备，具有清洁、无污染等优点。

然而，光伏发电系统的高效运行面临着多个挑战，最大功率点跟踪和并网控制是其中重要的研究方向。

2. 光伏发电系统的最大功率点跟踪光伏发电系统的最大功率点是指输出功率最大的工作状态，实现最大功率点跟踪可以提高系统的能量利用效率。

最常用的最大功率点跟踪方法是基于模型的PID控制方法和基于启发式算法的MPPT算法。

其中，基于模型的PID控制方法适用于稳态工况，但对于光强较弱或快速变化的情况下可能会出现震荡现象；基于启发式算法的MPPT算法则可以在不同光照条件下实现较好的最大功率点跟踪效果，常用的算法包括P&O算法、IC 算法和INC算法等。

3. 光伏发电系统的并网控制策略光伏发电系统在并网运行时需要满足一定的电网要求，包括频率、电压和功率的稳定性要求。

为了实现光伏发电系统的稳定并网，常采用的控制策略包括直接功率控制和V/f控制。

直接功率控制是通过调节光伏发电系统的输出功率来控制系统的并网电流，可以实现稳定的功率注入电网，但对系统的稳定性要求较高；V/f控制通过控制光伏发电系统的输出电压与频率的比值来控制并网电流，对系统的稳定性要求相对较低。

4. 光伏发电系统最大功率点跟踪与并网控制策略的综合研究为了实现光伏发电系统最大功率点跟踪和稳定并网的综合控制，可以将两者结合起来进行研究。

常见的方法包括基于模型的控制策略和基于启发式算法的控制策略。

光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ０ｐｔｏｅ１ｅｃｔｒ０ｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｉｍａｒｙｅｎｅｒｇｙ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍ；ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）；ｂｉｎａｒｙ
ｄｕｃｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｎｅａｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
摘
要：提出新的光伏发电最大功率点跟踪控制算法，从数值分析出发用恒定电压法的原理选取包含最
大功率点的有效区间，利用二分搜索法不断搜索最大功率点。仿真结果表明此算法动态响应速度快，能准确地跟踪光伏阵列的最大功率点，减小了在最大功率点振荡，提高了输出效率。
ｉｎｔｅｒｖａｌｔｏｓｅａｒｃｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｓｙｓｔｅｍ＇ｓｒａｐｉｄｄｙｎａｍｉｃｒｅ — ｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄａｎｄｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｔｒａｃｋｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｏｆＰＶａｒｒａｙ，ｒｅ —

光伏发电系统MPPT研究与仿真

光伏发电系统MPPT研究与仿真作者：赵春柳来源：《电脑知识与技术》2016年第29期摘要：光伏电池的利用率一般受辐照度、温度等因素的影响，在光伏发电系统中，为寻求光伏电池的最优工作状态，都采用最大功率点跟踪（MPPT）技术。

本文以常用的定电压跟踪法（CVT）、扰动观测法（P&O）和电导增量法（INC）为研究对象，搭建PSIM仿真电路，Visual C++生成的DLL实现相关MPPT算法。

通过在辐照度、温度变化下的PV系统三种MPPT算法功率跟踪效率的仿真结果，分析三种MPPT技术的有效性和优缺点。

分析结论对光伏发电系统选择MPPT算法具有指导意义。

关键词：MPPT；定电压跟踪法；扰动观测法；电导增量法中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）29-0257-03当今世界正迅速地从工业化社会向低碳社会转化，能源利用正向可持续发展方向转变，因此发展绿色能源成为趋势。

太阳能光伏发电由于其可再生性、清洁性等特点，正在发展为全世界绿色能源组成中的重要部分。

最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）技术是光伏发电高效利用的关键技术之一，同时MPPT技术是光伏发电系统中的一个通用综合性技术，涉及光伏阵列建模、优化技术、电力电子变换技术及现代控制技术等。

因此，在光伏发电系统中，普遍采用MPPT技术，以求高效利用太阳能。

1变换器主电路为了便于比较各种MPPT算法的优缺点，本文建立统一的光伏发电系统模型，如图1所示，采用Boost变换器、电阻性负载。

为了便于分析几种MPPT算法最大功率跟踪的效率，Boost变换器中器件均采用理想器件。

2光伏系统的最大功率点跟踪技术2.1定电压跟踪法定电压跟踪（Constant Voltage Tracking，CVT）法是最早出现的光伏功率输出控制算法。

在辐照度大于一定值并且温度变化不大时，光伏电池的输出最大功率时其输出电压在某一值附近，只要控制光伏电池输出电压在该电压处，即可控制太阳能电池板输出最大功率。

一种太阳能电池最大功率点跟踪的算法研究

和功率。设为初始最大功率点
对应增大参考电压会出现以下两种情
Ｕ是一个预先设定用于电压步长调整的常量；判断三点电压值的调整方向时可能在
要部件。太阳能电池的最大功率点追踪法大
致上可归类为【电压跟踪（ＶＴ）】恒Ｃ、功率反馈法、扰动观察法、增量电导法、直线近似法、开路电压法、短路电流法、模糊控制及神经网络控制等。模糊控制及神经网络控制存在
左到右依次取Ａ，Ｂ，Ｃ三个点。和，
Ｉ｛ｘ［ｏｅｐ
卜
（）１
一二极管
为了达到理想的跟踪效果，文基于这种本方法提出了一种改进的爬山法。下面我们
式中：Ｉｖ一光生电流，ｐ
杨东华路少中
（春工业大学吉林长春ｌＯｌ）长Ｏ３２
［摘要］光伏发电系统中，了提高光伏电池的利用效率，要对光伏电池的最大功率点进行跟踪。本文论述了跟踪控制中常见在为需的扰动跟踪法，详述了常见的爬山跟踪方法的原理和特点，析它的优缺点，基于这种方法提出了一种改进的爬山跟踪方法，用分并利

太阳能电动车最大功率点跟踪模糊控制仿真研究

３，４５６。，，｝
２３模糊控制规则的设计．
控制规则用模糊条件语句来描述：
１）ｉｆＥ＝ＰＬｎａｄＥＣ＝ＰＬｔｎＵ＝ｈｅＰＬ
２ｉ＝ＬａｄＥＰｅＰ）ｆＰｎＣ＝ＭｔｎＵ＝ＬＥｈ
ＭｏｕａｉｎＰＭ），通过ＭＰＴ制器实时改变ｄｌｔ（Ｗｏ）Ｐ控
动车是一全新的领域，在推动技术进步和科技向
生产力转化方面起着积极作用。
太阳能电动车所处环境的多变性导致了太阳
能电池板的输出特性也在不断变化。本文在分
展与环保是全球进步的两大主题。相对于内燃机汽车，电动汽车及混合动力汽车，可以说是一种低污染，甚至是零污染的交通工具 ¨ 。。太阳能电
通过开关的通断实现最大功率点跟踪（ａｉｍＭｘｍｕＰｗｅｏｎｒｃｉｇＭＰＴ）制。ＤＤＣ变换ｏｒｉｔａｋｎ（Ｐ）控ＰＴＣ／器中的开关调节通常采用脉宽调制（ｕｓｉｔＰｌｅＷｄｈ
率和斜率的变化来进行判断，即作为模糊输入变
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最大功率点（ＰＭＰ）
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太阳能最大功率点跟踪算法与控制系统研究

ａｃｈｉｅｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃａｌｌｅｄｈｅｔｔｒａｃｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｘｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ．Ｉｎｈｉｔｓｅｓｓａｙ，ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｂａｓｉｃｍｅｔｈｏｄｓｏｒｆｔｒａｃｉｎｇｔｈｅｍａｘｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｍｅｒｉｔｓａｎｄｄｅｍｅｒｉｔｓｏｆｅａｃｈｍｅｔｈｏｄ，ｗｅｃｈｏｓｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｒｆｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｗｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｂｓｅｖａｒｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄａｖｏｉｄｓｒａｐｉｄ
ＶａｌｕｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
・４９・
太阳能最大功率点跟踪算法与控制系统研究
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭａｘＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ

光伏发电系统MPPT控制算法的研究

光伏发电系统MPPT控制算法的研究摘要：社会和科学技术的快速发展离不开能源，传统能源（如石油、煤炭等）已经不能满足人类日益增长的物质需要，急需寻求新型的可再生绿色能源来弥补或者代替传统能源。

太阳能是一种新兴的可再生绿色能源，太阳能光伏发电系统是一种以太阳能为主要能源的新型发电系统，此系统可以与电网系统直接连接并网运行，但是其输出特性不仅与负载有关，而且还受外部环境的影响。

因此，为了提高光伏系统的光电转换效率，对太阳能光伏最大功率点跟踪控制技术（MPPT）进行研究是非常重要的。

本文着重分析目前常用的几种MPPT控制算法。

关键词：光伏发电；MPPT；输出特性；电导增量法；扰动观察法；引言：在正常工作情况下，随着光强、温度、天气等外界环境参数变化，光伏电池的输出特性也会随之变化，呈现出非线性特征。

为了充分发挥光伏电池的效用，希望光伏电池能够总是工作在最大功率点附近。

理论上，根据电路原理，当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时，光伏电池的输出功率最大，可见光伏电池的MPPT过程实际上就是基于光伏电池输出阻抗和负载阻抗等值匹配的过程。

由于光伏电池的输出阻抗受环境因素的影响，因此如果能通过控制方法实现对负载阻抗的实时调节，并使其跟踪光伏电池的输出阻抗，就可以实现光伏电池的MPPT控制。

一、光伏电池工作原理光伏电池是一种将太阳能转换成电能的光电器件，一般由半导体材料构成，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。

它们的发电原理基本相同，均是以PN 结的光伏效应作为理论机理。

当光照射在半导体PN结上时，一部分太阳光被光伏电池所吸收，在半导体中将会激发出价电子，产生大量的光生电子-空穴对，这被称为内光电效应。

半导体中电子-空穴对在内电场的作用下，光生电子往半导体的 N区靠拢，空穴往半导体的P 区靠拢，这样就在半导体器件两端产生一个由P 区指向N 区的电场，该电场的方向和内电场的方向相反，所以将会抵消掉一部分，余下的电场使半导体材料的P 区带正电，N区带负电，这样就在半导体上产生电动势，这种现象就称为光生伏特效应，简称光伏效应。

太阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现

１理论依据
１１太阳能电池的光伏特性．
在光伏特性体系里要求太阳能电池输出最大功率，那么
由图１可知：
就要求太阳能电池输出在最大功率下工作。由太阳能电池组件输出功率特性曲线知（图１，Ｕ＜ＵＭｘ，出功见）当Ａ时输率随着电压的增大而增大；Ｕ＞ＵＭｘ，当Ａ时输出功率随着电压的增大而减小；由上可知，通过最大功率点跟踪技术控制使电池在不同环境（不同日照或者不同温度）中输出最大功率。
第５期
Ｕ卫１
ｕ０
夏春华，：阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现等太
３４驱动电路．
７９
１９
、
其中，开关ＳＳ口为ＰＴ的占空比；由式（）９可知，我们可以通过调节卢决定跟踪。和ｌ的大小，而实现最大功率点的从
山西电子技术２１０１年第５期
文章编号：６４４７（０）５０７ —２１７－５８２１０－０８０１
研究与探讨
太阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现术
夏春华，姚计军，邱选兵
（．１山西行政学院信息网络教研部，西太原０００；山３０６２太原科技大学物理系应用物理０１０．７８１班，山西太原００２；３０４３太原科技大学物理系，．山西太原００２）３０４
尸

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最大功率点跟踪控制算法研究与仿真
随着能源需求的不断增长，太阳能光伏发电已经成为了一种重要的可再生能源。

在太阳能光伏发电系统中，最大功率点跟踪控制算法是发电效率的关键之一。

本文将研究最大功率点跟踪控制算法，并通过仿真验证其效果。

最大功率点是指太阳能电池在某一特定时刻下能够输出的最大功率，而最大功率点跟踪控制算法就是通过调整电路参数，使太阳能电池输出的功率始终处于最大状态。

最大功率点跟踪控制算法的实现需要对太阳能电池的电流和电压进行实时监测，并根据监测结果调整电路参数，从而使得太阳能电池的输出功率始终处于最大值。

在本文中，将分别研究P&O算法和INC算法两种最大功率点跟踪控制算法。

P&O算法是一种常见的最大功率点跟踪控制算法，其原理是通过不断调整电路参数，使得太阳能电池的电压始终处于最大功率点附近。

INC算法则是一种更为精确的算法，其通过对太阳能电池的输出功率进行实时监测，并对电路参数做出调整，从而保证太阳能电池的输出功率始终处于最大值。

通过仿真实验，比较两种算法的效果。

在实验中，我们将使用MATLAB软件进行仿真，构建太阳能电池模型，并在不同光照条件下进行测试。

经过测试，我们发现INC算法的跟踪精度更高，且在光照条件变化较大时表现更为稳定。

最大功率点跟踪控制算法在太阳能光伏发电系统中扮演着重要的角色。

通过本文的研究，我们可以看出INC算法相比于P&O算法更
为精确和稳定，更适合实际应用。

该研究为太阳能光伏发电系统的优化提供了重要的参考意义。