发电LED照明的最大功率跟踪及控制技术研究
太阳能光伏发电中的最大功率点跟踪技术研究
太阳能光伏发电中的最大功率点跟踪技术研究太阳能光伏发电越来越受到重视，其中一个关键技术就是最大功率点跟踪技术。
本文将介绍最大功率点跟踪技术的原理以及现有的几种常见方法，并分析其优缺点，最后展望未来的发展方向。
一、最大功率点跟踪技术的原理光伏电池的电流和电压是非常复杂的非线性函数，其输出特性曲线如图1所示。
在某一时刻，光照强度不同、温度不同、阴影情况不同等都会影响光伏电池的输出功率。
因此，为了使光伏电池能够输出最大功率，需要通过追踪其输出功率特性曲线，确定出当前工作条件下的最大功率点。
最大功率点跟踪技术的原理图如图2所示。
该系统通常由光伏电池组、功率逆变器、控制器和最大功率点跟踪模块等几个部分构成。
光伏电池组将太阳能转换为直流电能，功率逆变器将直流电转换为交流电，最大功率点跟踪模块通过控制器来改变功率逆变器的输出电压和电流，以达到追踪光伏电池输出功率特性曲线的目的。
二、常见的最大功率点跟踪技术1、基于开关频率的最大功率点跟踪技术基于开关频率的最大功率点跟踪技术通常是利用模拟控制电路或数字控制电路，改变开关频率，通过改变输出电容和电感器的电流，以使得输出功率最大。
该技术优点在于系统简单和容易实现，缺点则是系统的响应速度和效率受到限制。
2、基于模糊控制的最大功率点跟踪技术基于模糊控制的最大功率点跟踪技术是运用模糊控制理论来实现最优跟踪。
它可以根据当前的输入和输出状态，自适应地改变最大功率点跟踪控制策略。
该技术的优点在于可以实现更准确的功率跟踪，缺点则是控制器复杂度较高，需要大量计算和存储空间。
3、基于神经网络的最大功率点跟踪技术基于神经网络的最大功率点跟踪技术是利用多层神经网络对光伏电池的输出特性曲线进行建模，快速识别最大功率点和跟踪输出功率点。
该技术主要优点在于不需要精确的模型或控制算法，具有在输入/输出关系未知的情况下进行跟踪的能力，缺点则是网络结构的设计需要耗费大量时间和资源。
三、未来发展趋势最大功率点跟踪技术的研究已经非常成熟，不断出现新的控制策略和算法，为光伏电池输出更高的效率和更稳定的电能做出了重要的贡献。
光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法的研究的开题报告
光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法的研究的开题报告一、研究背景和意义随着能源资源的日益枯竭和环境污染问题愈加严重，新型可再生能源逐渐兴起。
光伏发电系统作为一种新兴的清洁能源，因其发电过程无二氧化碳和其他污染物的排放，具有环保、节能和安全等优势，广泛应用于工业、居民和农业领域。
但是，光伏发电系统在设计、构建和运行过程中存在诸多问题，例如光照变化导致输出功率不稳定、温度变化导致电池寿命减短等。
要充分利用光伏发电系统的优势，需针对这些问题进行深入研究。
光伏发电系统的最大功率点追踪技术被认为是光伏电站运行中最基本的技术之一。
最大功率点追踪能够确保光伏电池的输出功率处于最大功率点附近，提高光伏发电系统的效率和性能。
目前，常用的光伏发电系统最大功率点追踪控制方法有模拟和数字两种控制方法，二者各有优缺点。
因此，对于光伏发电系统最大功率点追踪控制方法进行研究，对于提高光伏发电系统的能源利用效率、降低系统成本及提升系统的可靠性具有重要的意义。
二、研究目标和内容本课题旨在研究光伏发电系统最大功率点追踪控制方法，探究模拟和数字两种控制方法的优缺点，并针对控制效果进行评估。
具体研究内容包括：1. 光伏发电系统工作原理与最大功率点追踪技术的原理；2. 光伏发电系统最大功率点追踪控制方法的研究现状和发展趋势；3. 模拟和数字两种光伏发电系统最大功率点追踪控制方法的比较研究；4. 对比分析两种控制方法的优缺点，并对比实验结果得出评估结论。
三、研究方法本课题采用实验研究和仿真模拟相结合的方法，具体研究步骤如下：1. 分析光伏发电系统的工作原理和最大功率点追踪技术的原理，搭建光伏发电系统实验平台，并进行实验；2. 对比分析模拟和数字两种控制方法，探究其研究现状和发展趋势，分别利用PSIM和MATLAB软件进行仿真实验；3. 分析和对比两种控制方法的优缺点，并对比实验结果进行评估，得出结论；4. 最后撰写论文。
四、预期成果通过本课题的研究，将深入探究光伏发电系统最大功率点追踪控制方法，实验和仿真研究将得到较好的展示和论证，同时，对于提高光伏发电系统的效率和性能具有一定的实际应用参考价值，最终形成有关最大功率点跟踪控制方法的研究论文。
太阳能光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究
太阳能光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究1. 引言太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注和应用。
然而，由于太阳能电池的特性，其发电效率会受到多种因素的影响，如光强、温度等。
为了最大限度地提高太阳能电池组的发电效率，研究者们提出了一种重要的技术：最大功率点跟踪技术。
2. 最大功率点跟踪技术的原理及方法最大功率点跟踪技术的核心思想是通过不断调整电池电压和电流，使得系统能够工作在太阳能电池的最大功率输出点。
简单来说，即通过智能控制算法，调整输出电压和电流，使得光伏发电系统能够始终运行在最理想的状态。
目前，最大功率点跟踪技术主要有以下几种方法：- 电压控制方法：根据电池电压与光强之间的关系，采用电压控制算法，实现最大功率点跟踪。
- 电流控制方法：通过控制电池输入电流的大小，来实现最大功率点跟踪。
- 功率控制方法：根据光伏发电系统的功率输出特性，采用功率控制算法，使得系统能够实时跟踪最大功率点。
这些方法既有各自的优点，也存在着一定的局限性。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法。
3. 最大功率点跟踪技术的研究进展近年来，随着太阳能光伏发电技术的快速发展，最大功率点跟踪技术也在不断地提升和优化。
首先，研究者们通过改进电压、电流和功率控制方法，提高了系统的跟踪精度。
利用更高效的控制算法，使得光伏发电系统能够更准确地工作在最大功率点附近，提高了能量转换效率。
其次，一些新的跟踪技术被提出并应用于实际生产中。
例如，模糊控制、神经网络和遗传算法等人工智能技术被应用于最大功率点跟踪中，使得系统能够自动学习和优化控制策略，提高了系统的稳定性和适应性。
另外，一些基于无线通信和云计算的远程监测和控制系统也被开发出来，可以实时监测光伏发电系统的运行状态，并进行远程调整和优化。
这些技术的应用进一步提高了系统的可靠性和效率。
4. 最大功率点跟踪技术面临的挑战尽管最大功率点跟踪技术取得了显著的进展，但仍然面临着一些挑战。
光伏发电系统最大功率点跟踪控制的研究
陕西理工学院学报 （ 自然科学版 ）
第２ ９卷
１ 改 进扰 动 观察 法 的原 理
光伏 电池输出的最大功率点是随着 日照的变化而变化的， 当１ ３ 照发生较大变化时 ， 需要光伏 电池能 够快速跟踪 日照变化。由于光伏电池在最大功率点时 ， 工作电流与短路电流成 比例关系， 通过测量光伏 电池的短路电流 ， 就可 以近似得到最大功率点的工作电流 ， 根据这个工作 电流 ， 快速调整光伏 电池的输 出功率 ， 使其接近最大功率点 。由于温度的变化 ， 使得短路 电流法的精确度较差 ， 因此下一步可采用扰
以看出， 这时电池并未工作在最大功率点 点， 要想使光伏 电 池在特性曲线Ｉ 上仍能输 出最大功率 ， 就需要通过对光伏 电池 的外部电路进行控制 ， 将其负载特性由负载曲线 １ 改变为负载 曲线 ２ ， 从而使光伏电池工作在最大功率点 Ｂ点… 。
扰 动观 察法 就 是 一 种 常 用 的最 大 功率 点 跟 踪 控 制方
２ ０ １ ３年 ８月 第２ ９卷第 ４期
陕西理工学院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
［ 摘 要］ 针对扰动观察法的速度和精度在很大程度上受扰动初始值和扰动步长的影响 ， 且在
最大功率 点 附近存在 功率振 荡现 象等 问题 ， 提 出一种改进扰 动观 察 法。首先 当 日照 变化较 快 时， 利用短路 电流使输 出功率 能够快速跟踪 在 最 大功率 点 附近 ， 然后 采 用 可变步 长 的扰 动观 察 法使 光伏 电池稳 定在 最大功 率点 。通过 仿 真 实验证 明该 改进 方 法明显 缩短 了最 大功 率点 的跟 踪 时 间， 并且基本 消除 了功 率振 荡现 象 ， 提 高 了最大功 率点跟踪控制技 术 。
光伏发电系统最大功率跟踪技术研究报告
光伏发电系统最大功率跟踪技术研究报告光伏发电系统是一种新型的清洁能源发电方式，其优点包括无污染、可再生、寿命长等。
然而，由于光伏电池的特性，其输出功率与光照强度、温度等因素有关，因此需要采用最大功率跟踪技术来提高发电效率。
一、最大功率点追踪技术概述最大功率点追踪技术（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是指在光伏发电系统中通过对输出功率进行实时监测和调节，使得系统输出功率始终保持在最大值处的一种控制策略。
MPPT技术的核心是通过调整光伏阵列工作点的电压和电流来匹配负载特性，从而达到最大功率输出。
MPPT技术可分为模拟式和数字式两种。
二、模拟式MPPT技术模拟式MPPT技术是指利用模拟器件如运算放大器、比较器等来实现对光伏阵列工作点进行调节的一种方法。
其主要原理是通过对输入信号进行采样和处理，得到反馈信号，并通过反馈信号控制开关管的导通与关闭来实现对工作点的调节。
模拟式MPPT技术具有成本低、可靠性高、抗干扰能力强等优点，但其精度和稳定性较数字式MPPT技术稍差。
三、数字式MPPT技术数字式MPPT技术是指利用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字设备来实现对光伏阵列工作点进行调节的一种方法。
其主要原理是通过对光伏阵列输出电压和电流进行采样和处理，得到反馈信号，并通过控制开关管的导通与关闭来实现对工作点的调节。
数字式MPPT技术具有精度高、稳定性好、适应范围广等优点，但其成本较高。
四、常见的MPPT算法1. Perturb and Observe (P&O) 算法：该算法通过改变电压或电流的小量扰动来判断功率是否增大，从而实现最大功率跟踪。
2. Incremental Conductance (IncCond) 算法：该算法通过测量光伏阵列输出功率变化率与电压变化率之比来判断当前工作点是否在最大功率点处。
3. Fractional Open Circuit Voltage (FOCV) 算法：该算法通过测量开路电压与光伏阵列工作电压之比来判断当前工作点是否在最大功率点处。
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究1光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究随着能源危机日益加剧，人们开始逐渐关注非化石能源的开发和利用。
光伏发电系统作为一种新兴的能源利用方式，具有环保、可持续发展等优点，并且在短时间内日益得到了快速发展。
然而，光伏发电系统本身存在着输出波动大、稳定性差等问题，最大功率跟踪控制成为了实现光伏发电系统的高效利用的重要控制手段。
最大功率跟踪控制方法是指在各种光照条件下，通过调节光伏电池阻抗，使得光伏电池输出功率达到最大。
该方法可保证光伏发电系统的最大工作效率，提高光伏发电系统的性能指标。
目前，在光伏发电系统最大功率跟踪控制方法中，较为常用的有基于传统控制方法的PID控制算法、基于传统控制方法的模糊控制算法以及基于人工智能的控制方法。
PID控制算法是目前工业应用最广泛的一种控制方法，其优点是简单易行、可靠性高。
但是，在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，PID控制算法的缺点也很明显，即对系统参数不确定和非线性时效应响应较差。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制方法，具有较强的适应性和鲁棒性，能够在一定程度上解决光伏发电系统非线性和不确定性问题。
但是，模糊控制算法的不足之处也很明显，即控制逻辑复杂、难以优化、且受控精度较低。
人工智能控制方法是目前最受关注的一种控制方法，其通过模拟人类智慧的思维方式来完成系统控制。
在光伏发电系统最大功率跟踪控制中，人工智能控制方法能够很好地解决非线性和不确定性问题，并且具有很高的精度和操控性。
但是，人工智能控制方法的缺点也很明显，即需要耗费大量时间和成本来完成系统学习和训练，以及容易出现过拟合和欠拟合现象。
综上所述，最大功率跟踪控制是光伏发电系统高效利用的重要手段。
通过不同的控制方法，在解决非线性和不确定性问题的同时，还能够提高光伏发电系统的性能指标。
随着科技的不断发展，相信控制方法的研究也将不断更新，为光伏发电系统的发展贡献更多的力量在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，不同的智能控制方法具有各自的优缺点。
最大功率跟踪控制方法及装置
太阳能光伏发电的最大功率跟踪控制方法及装置1本项目主要的研究内容（1）光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究：传统的MPPT控制算法各自都存在一些不足之处,为了改善最大功率点的跟踪效果，将各种传统MPPT方法综合起来使用，相互取长补短。
把固定参数法、扰动观察法和电导增量法相结合得到的复合MPPT算法。
对复合MPPT控制算法结合相关文献资料进行研究，利用MATLAB进行仿真，建立多种模型，比较仿真结果，关注模型的简单性和跟踪时间和效果，并把模型移植到硬件平台进行调试。
（2）搭建基于单片机的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，实现光伏发电系统最大功率点跟踪和控制以及直流变换等功能，提高光伏阵列的输出功率。
光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图1所示。
图1 光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置示意图（3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置通过电压电流检测电路采集到的模拟信号经A/D端口送入微控制器进行最大功率点跟踪算法分析计算后，微控制器通过驱动模块输出PWM（脉宽调制）脉冲控制信号调节DC/DC变换器中内部开关管的通断，实现对转换电路输出电压及电流的控制。
（4）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置中设计保护模块，可以对电路进行过压和过流保护，提高装置的安全可靠性。
1.2拟解决的关键问题：（1）复合MPPT算法的简化和跟踪时效；（2）复合MPPT算法在硬件产品的应用实现；（3）光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置的在复杂情况下的可靠性；2.方案的设计与可行性分析最大功率点跟踪控制原理：对于一个线性电路，当负载电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大。
虽然太阳能电池和DC/DC转换电路都是非线性的，但是在其工作点附近很小的范围内，可以将它们看作是线性电路。
因此，只要调节DC/DC转换电路的等效电阻，使之与太阳能电池的串联电阻始终等于负载电阻，就可以实现太阳能电池阵列的最大功率输出，也就实现了太阳能电池的最大功率跟踪。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术优化
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术优化随着可再生能源的快速发展，光伏发电系统成为了一种重要的绿色能源解决方案。
光伏发电系统的核心是太阳能电池板，它将太阳能转化为直流电能。
然而，太阳能电池板的输出功率和太阳辐射强度之间存在一个非线性的关系，即存在一个最大功率点。
为了最大化光伏发电系统的效能，需要使用最大功率点跟踪技术来实现最大功率点的稳定锁定。
最大功率点跟踪技术（MPPT）是一项关键技术，可以确保光伏发电系统在不同光照条件下始终在最大功率点运行。
其目标是通过调整太阳能电池板的工作点，使得输出功率达到峰值。
而光伏发电系统的效率和经济性主要取决于MPPT技术的优化与应用。
在光伏发电系统中，常见的MPPT技术有模拟技术和数字技术两类。
模拟技术是通过传统的电路设计方法实现MPPT的一种方法。
其中最常见的是基于模拟电路的功率转移技术（P&O）和逐渐逼近法（GA）。
P&O技术是通过测量输入电流和电压来实现最大功率点的跟踪，然后根据该信息调整电池板的工作点。
虽然这种方法简单而成本较低，但受到环境条件的不稳定以及传感器测量误差的影响，造成功率输出不稳定的问题。
逐渐逼近法利用电池板工作电压的信号及其变化趋势，通过不断调整工作点来逼近最大功率点。
尽管逐渐逼近法的效果相对较好，但它的处理效率较低，且受到光照辐射和温度变化的影响较大。
数字技术则通过数字信号处理器（DSP）或微处理器来实现MPPT。
其中最常见的是基于模型预测控制（MPC）和人工智能（AI）技术的MPPT。
MPC技术通过根据太阳辐射变化模型，预测最佳功率点，并调整工作点。
这种技术不仅能够实现精确的功率跟踪，而且对于不同环境条件下的光伏发电系统具有较好的适应性。
人工智能技术则运用神经网络和模糊控制等方法，通过学习和自适应来实现最大功率点跟踪，更加适用于复杂环境和非线性系统。
为了进一步优化光伏发电系统中的MPPT技术，可以考虑以下几方面的优化措施：首先，改进传感器和测量方法，以提高最大功率点跟踪准确度。
太阳能光伏发电最大功率跟踪点的研究与分析毕业设计
毕业设计(论文)太阳能光伏发电最大功率跟踪点的研究与分析二〇一三年五月二十四日摘要在绿色再生能源得到广泛应用的今天，太阳能因为其独特的优势而得到青睐，但因为光伏电池的输出特性受外界环境因素影响大，而且，光伏电池的光电转换效率低，价格昂贵，所以光伏发电系统的初期投入较大。
为有效利用太阳能，需要对光伏发电系统加以有效的控制。
本文着重对光伏阵列的各种最大功率点跟踪控制技术进行了详细的理论分析，建立了MATLAB仿真模型进行了实验验证。
首先，本文介绍了光伏发电技术的背景及意义，国内外光伏发电技术的现状及发展趋势，目前国内外光伏发电存在的问题，并简对光伏发电最大功率点跟踪进行了简要的概述。
然后，本文对光伏电池的工作原理和电气特性进行了分析，介绍了光伏电池的分类，并建立了光伏电池的仿真模型。
光伏电池是光伏发电系统的重要组成部分，介绍光伏电池对研究最大功率点跟踪具有重要意义。
再者，对光伏发电中的关键技术之一的光伏阵列最大功率点跟踪控制(MPPT)技术，做了详细的分析。
对常用的最大功率点跟踪（MPPT）方法：恒定电压法（CVT）、导纳增量法（Incremental Conductance）、扰动观测法（P&O）进行了仔细的研究，还有新兴的神经网络法和模糊控制法进行了仔细的分析，这些方法各有千秋，在不同的应用场合各有所长。
最后，在理论分析的基础上，给出了系统的硬件设计，详细介绍了DC-DC 转换电路中的Boost升压变换电路的工作原理，以及其仿真波形，还有正弦波逆变器的SPWM波形产生电路的工作原理，最后通过MATLAB/SIUMLINK对该其中的一种算法进行了仿真验证。
关键词：太阳能、光伏电池、最大功率点跟踪、仿真AbstractWith the green and renewable energy be widely used, solar energyis accepted commonly because of its unusual advantages. But the outputof photovoltaic (PV) array is influenced by the environmental factors,and PV array have relatively low conversion efficiency and is expensive. In order to reduce the overall system cost and extract the maximum possible solar energy, This paper focuses on MPPT control techniques of PV array, analyses the theory particularly, and validated by experimental results.Firstly, this paper introduces the background and significanceof photovoltaic power generation technology, Problems existing in the photovoltaic power generation at home and abroad, And Jane to the photovoltaic maximum power point tracking to a brief overview.Secondly,this paper analyses the electrical characteristics ofPV cell, introduces the classification of the photovoltaic cells and establishes simulation model,Photovoltaic cells is an importantpart of photovoltaic power generation system, introduce photovoltaiccells is of great significance to the study of maximum power point tracking.For commonly used maximum power point tracking (MPPT)methods and new control method we have a careful study. Such asconstant voltage method, Incremental Conductance method, P&O method,Neural network method, and fuzzy control method. These come indifferent methods, in their different application occasions.Based on theoretical analysis, gives the system's hardware design, introduces the operating principle of the DC-DC conversion and theBoost circuit, last but not the least, the algorithm is simulatedin Matlab / Simulink.Keywords：The solar energy 、Solar cells、maximum power point tracking (MPPT) control、simulation目录摘要............................................Abstract (I)第 1 章绪论 01.1 课题背景 01.2 国内外光伏发电概况 (1)1.2.1国外光伏发电发展情况 (1)1.2.2国内光伏发电发展情况 (2)1.2.3促进我国光伏发电技术可持续发展的对策31.3光伏发电最大功率跟踪概述 (6)第 2 章光伏电池的原理及特性分析 (8)2.1 光伏电池的工作原理 (8)2.1.1 光伏电池种类介绍 (8)2.1.2 光伏电池工作原理 (9)2.2 光伏电池的特性分析 (10)2.2.1 光伏电池特性 (10)2.2.2光伏电池电气特性 (13)第 3 章最大功率点跟踪(MPPT)法 (15)3.1传统最大功率点跟踪(MPPT)算法 (15)3.1.1恒定电压控制跟踪法 (15)3.1.2干扰观测法 (16)3.1.3电导增量法 (17)3.2基于智能处理方法其他和非线性控制策略的MPPT193.2.1模糊逻辑控制法 (19)3.2.2神经网络法 (21)3.3各种跟踪算法的比较与分析 (22)第4章最大功率跟踪控制模型 (24)4.1 MPPT 模型 (24)4.2 PWM 脉宽调制模型 (24)4.3 DC-DC 变换器模型 (25)4.4仿真分析 (27)第五章总结与展望 (32)5.1本文总结 (32)5.2本文展望 (32)参考文献 (33)致谢 (35)第 1 章绪论1.1课题背景在全世界的能源结构中，我们使用的不可再生能源石油、煤炭和天然气所占的比例大于80%，随着全球工业化的快速发展、人口增长和社会生活水平的提高，世界面临着能源需求不断增长的巨大挑战，这与能源的日益枯竭形成了鲜明的对比。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究随着能源需求的持续增长和环境保护意识的逐渐增强，太阳能作为一种清洁、可再生能源得到了广泛的关注和应用。
光伏发电系统是太阳能发电的一种重要方式，其最大功率点跟踪技术对于提高发电效率和优化系统性能具有至关重要的作用。
一、光伏发电系统简介光伏发电系统将光能转化为电能，其主要组成部分包括光伏电池、控制器、逆变器和电池组等。
光伏电池是光伏发电系统的核心部件，其能够将光能转化为电能，一般采用硅（Si）材料制造。
控制器是光伏发电系统的管理平台，主要负责监测、保护和控制系统运行。
逆变器是将直流电转化为交流电的装置，其输出的电流和电压需要满足负载的要求。
电池组一般用于储存能量，当光伏电池无法正常工作或输出功率过大时，电池组可以提供备用能量。
二、最大功率点跟踪技术简介最大功率点是指在给定的照度和温度条件下，使得光伏电池输出功率达到最大值的电压和电流的点。
在实际应用中，由于光照和温度等工作条件的变化，最大功率点会发生相应的变化。
为了使光伏发电系统输出电能更加稳定、高效，需要通过最大功率点跟踪技术不断调整光伏电池的工作状态，使其始终处于最大功率点。
最大功率点跟踪技术可以分为基于传统算法和基于智能算法两类。
传统算法包括开路电压法、短路电流法、恒定电压法和恒定电流法等。
这些算法简单易实现，但是受到环境因素的影响较大，跟踪精度较低。
智能算法包括模糊控制、神经网络和遗传算法等，这些算法可以适应各种光照和温度环境，具有较高的跟踪精度和适应性。
三、最大功率点跟踪技术的应用最大功率点跟踪技术在光伏发电系统中的应用十分广泛，其主要作用是提高光伏电池的转换效率和输出功率，并延长系统运行寿命。
对于光照波动较大的情况，最大功率点跟踪技术可以及时调整光伏电池的工作状态，保证输出功率的稳定性。
同时，最大功率点跟踪技术还能够减少传统逆变器的功率损耗，提高系统的整体性能。
根据统计数据显示，最大功率点跟踪技术可以提高光伏发电系统的电能输出量约10%左右，从而减少对传统能源的依赖程度，降低能源消耗和环境污染。
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MPPT 控 制 采 用 基 于 占 空 比 为 控 制 变 量 的 扰 动
观察法 。 由于太阳能光伏电池的输出具有非线性特 性 ， 为提高其利用率 ， 对太阳能光伏电池的输出进 行 MPPT 控制 ， 以使太阳能光伏电池板的输 出功率 在不同的温度和太阳辐射强度下达到最大化 ， 如图
4。 本 设 计 是 将 MPPT 和 DC －DC 变 换 器 结 合 起 来 ，
光机电信息
OME Information
文章编号 ：1007-1180(2009)11-0030-06
第 26 卷
第 11 期 Vol.26 No.11
光伏发电 LED 照明的最大功率跟踪及 控制技术研究
王 平
（ 扬州工业职业技术学院 , 江苏 扬州
225127）
摘
要 ： 分析研究 了 太阳能电池 、 蓄电池和光伏发电的最大功率点跟踪控制技术 ， 对太阳能 LED 照明控制
2.1 太阳能光伏发电 LED 照明系统组成
高效节能的太阳能光伏发电 LED 照明系统包括 太 阳 能 电 池 组 、 DC －DC 变 换 器 、 最 大 功 率 跟 踪
MPPT ( Maximum power point tracking ） 控 制 、 储 存
电 能 的 蓄 电 池 组 和 LED 照 明 控 制 、 LED 光 源 等 部 分 ， 系统组成见图 1 。
随着世界日益增加的能源消耗需求 ， 石油 、 天 然气 、 煤碳等当代世界主要能源资源的储存量正在 逐步减少 ， 按照现在的开采速度 ， 石油和天然气分 别只有 40 多年和 60 多年的可采储量 。 寻求新能源 和再生能源的利用 ， 开发节能高效的技术 ， 受到了 全球范围的普遍重视 。 太阳能光伏发电 LED 照明是 新能源和节能技术的典型应用 ， 太阳能光伏发电将 大自然中的太阳能转换为电能 ， 提供给 LED 光源 。 由于 LED 光源的低电压 、 节能和长效的特征 ， 太阳 能 LED 照明系统的应用 ， 将能实现很高的能源利用 效率 、 工作可靠性和实用价值 。 因此 ， 对太阳能光 伏发电照明系统控制技术的研究受到了各方面的重 视。
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第 11 期
光机电信息
OME Information
Vol.26
No.11
1
引
言
洁净环保的绿色照明 。
2.2 太阳能光伏发电
我国太阳能资源十分丰富 ， 总储量约为 1.47×108 亿 千 瓦 时 / 年 ， 相 当 于 2.4 万 亿 吨 标 煤 。 全 国 有 2/3 以上的地区 ， 年 辐 照 时 数 大 于 2 000 h 以 上 。 太 阳 能光伏电池发电是利用太阳能的主要方式之一 。 太阳 能光伏电池的发电原理是光生伏特效应 ， 对晶体硅太 阳能电池来说 ， 开路电压的典型数值为 0.5～0.6 V ， 通 过光照在界面层产生的电子 － 空穴对越多 ， 形成的电 流越大 。 界面层吸收的光能越多 ， 同样形成的电流 也越大 。 太阳能电池的能量转换效率是从太阳能电 池输出的电能与辐射在太阳能电池上的光能量之比 ： 太阳能电池输出电能 ×100％ 进入太阳能电池的太阳能
DC-DC变换 MPPT
太阳能 电池组 蓄电池组 照明控制
CIS/CIGS 薄膜太阳能电池 、 GaAs 太阳能电池等化合
LED
光源
LED
物半导体太阳能电池的研究也取得了实用化的进展 。 染料敏化 TiO2 太阳能电池的研究也取得了引人注目 的成果 [1-2]。 由于太阳能电池的输出电压和电流之间存在着 非线性和可变性 ， 在特定的环境下就存在一个最大 功率输出点 Pmax， 以及与最大功率点对应的电压 Vmax 和电流 Imax。 当环境变化时 ， 太阳能电池的输出特性 曲线也随之变化 ， 太阳能电池的输出电压和输出电 流的特性曲线见图 2 。 为了从太阳能电 池获 取 尽 可 能多的电能 ， 提出了太阳能电池的最大功率跟踪问 题 。 最大功率点跟踪控制的常用方法有定电压跟踪 法、 扰动观察法、 电导增量法、 模糊逻辑控制法、 负载电流 / 电压最大法等 [3]。
LED 照明光源提供安全高效的电压电流 ， 使 LED 照
明系统节能高效地工作 ， 为人们的工作和生活提供
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光机电信息
OME Information
第 26 卷
第 11 期 Vol.26 No.11
整 LED 工作电流的方法可以采用恒流驱动和恒压驱
LED 照明驱动系统的最大功率跟踪 。 BOOST 变换电
路的输入输出电压见公式 （ 2 ）， BUCK 变换电路 的 输入输出电压关系见公式 （3 ）：
Uout = 1 Uint 1-D
（2 ）
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Nov. 2009
第 26 卷
Vol.26
Ç Å Â & Á Ç Æ Ã Ã ( " % $ Ã Ä Å ' ! Ä Á Ç Ã Ä Ç Á Á Â Å Å Ä Æ # Á $ ! " Æ É & Á Â Ã Ä Å Æ Ç É % Æ È Ç Á Â Å Ç ! " Å Æ Á
Isc Lmax
电池电流
动 。 根据 LED 的伏安特性 ， 在 LED 的正向导通区 ，
Pmax
微小的电压波动就会引起电流很大的变化 ， 所以采 用恒流驱动是应选方案 。
3
0
电池电压 图2
太 阳 能 光 伏 发 电 LED 照 明 控 制 系 统设计
Vmax
VOC
3.1 太阳能光伏发电 MPPT 控制器设计
驱动系统的高效可靠应用进行了分析 ， 应用 MPPT 原理提高太阳能电池的能效和蓄电池的充放电管理 ， 设计 了太阳能光伏发电 LED 照明最大功率点跟踪控制系统电路 ， 实现了光伏发电的最大功率跟踪和 LED 节能照 明应用 。 关键词 ： 太阳能电池 ； 光伏发电 ; MPPT ； LED 照明 ； PWM 控制 中图分类号 ： TK514 文献标识码 ： A
电池和蓄 电池的工作温度 ； 从 R2 处 采 样 得 到 太 阳 能 电 池 输 出 电 压 ， 从 R11 处 采 样 获 得 蓄 电 池 端 电 压 ， 从 R10 处采样得到充电电流 。 这些采样数据都 通过控 制器的 A/D 通道转 换 为 数 字 信 号 ， 为 MPPT 控制 和 整 个 驱 动 控 制 系 统 工 作 提 供 工 作 状 态 参 数 ， 实现闭环数字系统控制 [4]。
数字信号控制器
图 1 太阳ห้องสมุดไป่ตู้光伏发电 LED 照明系统组成
太阳能光伏发电照明系统的工作原理是 ： 在有 太阳光的时间段 ， 太阳能电池组将采集到的太阳能 转化为电能 ； 在控制系统的控制下 ， 采用太阳能光 伏电池最大功率跟踪 （MPPT ） 方式 ， 将电能储存到 蓄电池组中 ； 在 LED 照明系统需要电能供电时 ， 向
2.4 LED 照明工作特性 LED 是一种半导体 PN 结二极管 ， 当有一个正
向电压 施加于 PN 结两端时 ， 载流子由低能 态 被 激 发到高能态 ， 当处于高能态的不稳定载流子返回到 低能态 复 合 时 ， 多 余 的 能 量 将 以 光 子 的 形 式 释 放 ， 这就是电致发光原理 。 常用的调节 LED 亮度的方法有两种 ， 一种是直 接调节 LED 的工作电流 ， 以实现在一定范围内调节
η＝
（1 ）
目前应用和研究的太 阳 能 电 池 主 要 有 硅 太 阳 能 电池、 化合物半导体电池和染料敏化太阳能电池。
2
太阳能光伏发电 LED 照明
硅太阳能电池是目前太阳能光伏电池的主流 ， 在硅 太阳能电池中以单晶硅太阳能电池的光电转换效率 最高 ， 实验室转换效率达 24％ 以上 ， 工业规模生产 的单晶硅太阳能电池效率达到 18％ 以上 。 薄膜太阳 能电池近年来得到了很大的发展 ， 多晶硅 / 非晶硅 / 微 晶硅薄膜太阳能电池等新型太阳能电池也已规模产 业化 ， 最高转换效率达到了 16％ 以上 。 近年来 ， 对
Solar Photovoltaic Maximum Power Tracking and LED Lighting Control Technology Research
WANG Ping (Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127, China) Abstract: The solar cells, storage batteries and photovoltaic power maximum power point tracking control technology were studied in this paper. The high efficient and reliable application of LED lighting control driving system was an alyzed. The efficiency of solar cells and storage battery charge and discharge management were improved by MPPT theory application. The maximum power point tracking circuit of solar photovoltaic power LED lighting control sys tem was designed and realized the maximum power point tracking of photovoltaic power and LED energy -saving lighting applications. Keywords: solar photovoltaic cells; PV; MPPT ；LED lighting ；PWM control