光伏阵列自适应变步长扰动最大功率点跟踪方法研究
一种应用于光伏系统M的变步长扰动观察法
一种应用于光伏系统M的变步长扰动观测方法1、本文概述随着全球能源危机和环境问题日益突出，光伏系统作为一种清洁可再生能源的转换方式，受到了广泛的关注和研究。
光伏系统的最大功率点跟踪技术一直是研究的热点和难点。
传统的固定步长摄动观测方法虽然简单可行，但在实际应用中存在跟踪速度慢、精度低、易振荡等问题。
本文提出了一种应用于光伏系统的变步长扰动观测方法，旨在提高最大功率点跟踪的效率和稳定性。
本文首先介绍了光伏系统的基本原理和最大功率点跟踪的重要性，然后详细阐述了传统固定步长扰动观测方法的原理和存在的问题。
此外，本文提出了一种基于可变步长策略的扰动观测方法，该方法动态调整扰动步长，以实现对不同光照和温度条件下光伏系统最大功率点的快速准确跟踪。
本文还对所提出的变步长扰动观测方法进行了理论分析和仿真验证，结果表明该方法具有跟踪速度快、跟踪精度高、稳定性好的特点。
本文还讨论了该方法的实际应用前景和可能的改进方向，为光伏系统中的最大功率点跟踪技术提供了新的思路和方法。
2、光伏系统基础知识光伏系统，又称光伏发电系统，是利用光伏效应将太阳能转化为电能的系统。
光伏效应是指太阳光照射到光伏材料（如硅）中的光子和电子之间的相互作用，导致电子从原子中逃逸，形成光生电流。
这种无噪声、无污染的发电方式越来越受到全球的关注和推广。
光伏系统主要由光伏组件、逆变器、支架和连接线组成。
光伏模块是系统的核心部件，由多个串联或并联的光伏电池组成，负责将太阳能转换为直流电。
逆变器负责将直流电转换为交流电，以连接到电网或其他电气设备。
支架用于固定光伏组件，确保其能够连续稳定地接收太阳辐射。
在光伏系统运行过程中，光伏组件的性能参数，如开路电压、短路电流、最大功率点电压和电流，对系统的整体性能有重大影响。
最大功率点（MPP）是光伏模块具有最高输出功率的工作点。
光伏系统的目标之一是使光伏模块尽可能接近MPP工作，以实现最大的能量转换效率。
为了实现这一目标，光伏系统通常使用最大功率点跟踪（MPPT）算法。
一种变步长扰动观察法最大功率点跟踪在煤矿采空区光伏发电中的应用研究
功率P（k-1），若
，则采样次数
k 清零，即：k=0，∆Uref =∆U，进入下一个计算周 期，P0为k清零门槛功率。改进变步长扰动观察法 流程如图2所示。
改进扰动观察法MPPT控制策略实现的效果：
光伏电池板发电功率未达到最大功率之前，步长
∆Uref较大能够满足MPPT响应速度的要求；光伏电 池板发电功率达到最大功率后，步长∆Uref较小能够 满足MPPT精度的要求。为了验证变步长扰动观察法
3.2 变步长扰动观察法仿真分析
在图3基础上搭建变步长扰动观察法仿真模
型，在图4模块的基础上搭建的变步长扰动观察法
的MPPT控制模块如图5所示。
6LJQ
,Q
0HPRU\
6LJQ 3URGXFW
3URGXFW
2XW
3URGXFW 6LJQ
0HPRU\
可行性，可通过仿真对比来验证改进扰动观察法在
实现MPPT过程中跟踪精度和响应速度的优越性。
⍻䟿6ǃ* ≲࣏⦷1 6*
1 1 L İ1 L <
1 1 L 1 L ı1 <<
1 L 1 1 L ı1
6 L ˚
L ˈ L ˈ
6 L
6 6 6 6
UHI
UHI
<
1
<
6 L ˘ 6 L
率，但其控制器设计较为复杂，成本较高。文献[17]
提出了一种采用PI双层控制的新型自适应扰动观察
法，但控制器的比例系数Kp和控制器的积分系数Ki 需人为来选择。上述方法虽然对定步长问题提出了
相应解决方案，但均存在不同的缺陷。
⍻䟿6ǃ*
≲࣏⦷1 6*
最大功率跟踪在光伏矩阵中的研究
流经 二极管 的 电流
Ｃ （ Ｕ Ｊ Ｕ ￣ － Ｉ ） ［ １ ｎ （ １ － Ｕ
（ ９ ）
这 时就可得 到基本 函数特 眭的显 性形 式
［ ｅ ｘ ｐ （
其中： ｒ ＋ 后
） － １ ］
（ ２ ）
， ． ， ｃ 【 １ 一 Ｃ ｔ （ ｅ ｘ ｐ （ Ｕ ／ Ｃ Ｅ Ｕ ￣ ） － Ｉ ） ］
好 的 实现 了最 大功 率跟 踪 。
关键 词 ： 光伏 矩 阵 ； 最 大功 率跟踪 ； Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ０ １ １ Ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｐｏ ｉ ｎ ｔ Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｈｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ Ａｒ ｒ ａ ｙ
ｐｏ ｗｅ ｒ ｐ ｏｉ ｎｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｉｎ ｋ ｇ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ； ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ （ ＭＰ Ｐ Ｔ ） ； Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ
—
—
４ ３— ．
第ｌ ６ 卷第４ 期 奄涤撒 石阖 Ｐ ０ Ｗ ＥＲ Ｓ ＵＰ Ｐ Ｌ Ｙ Ｉ ＇ ＥＣ ＨＮ ＯＬ ＯＧＩ Ｅ Ｓ ＡＮＤ ＡＰ Ｐ Ｌ Ｉ Ｃ ＡＴ Ｉ Ｏ ＮＳ
Ｖｏ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ４ Ａ ｐ ｒ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３ 年４ 月
Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｍｅ ｎ ｇ， ＸＵＥ Ｓ ｈ ｉ — ｌ ｏ ｎ ｇ， Ｇ Ｅ ＮＧ Ｐ ａ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｌ ａ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｉ ｔ ｃ ｓ
光伏发电中基于模糊自适应修正变步长最大功率点跟踪的控制策略
Ｍｏ ｄｉ ｉｅ ｆ ｄ Ｔｙ ｐｅ ｏ ｆ Ｖａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｓｔ ｅ ｐ Ｓ ｉ ｚ ｅ Ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕｍ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｐｏ ｉ ｎ ｔ Ｔｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎｇ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｕ ｚ ｚ ｙ Ａｄａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｐｈｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ Ａｒ ｒ ａ ｙ ｓ ｉ ｎ Ｐｈｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
明： 模糊 自适应修 正控制算法 有效提 高了系统 的动态 响应 特性 、 缩短 了寻优时 间 ， 并具 有较高 的稳态精度 。
关键词 ： 光伏发 电：电导增量法 ；变步 长 ； 最大功率点跟踪 ； 模糊控制
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ３ ０ １ ． ２ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ３ － ６ ５ ４ ０ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ０ ０ １ １ — ０ ７
迫】 ６ 乙 与粒 刮 应 田 ２ ０ １ ６ ， ４ ３（ １ ２ ）
控制与应用技术 Ｅ Ｍ ｃ Ａ
光 伏 发 电 中基 于模 糊 自适 应 修 正 变 步 长 最 大 功 率点 跟 踪 的控 制 策 略 术
薛亚林 ’ ， 周建 萍 ， 朱建 萍 ， 崔 屹’ （ １ ．上 海 电力 学院 自动化 工程 学院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ０； ２ ０ ０ ０ ９ ０ ） ２ ．上 海发 电过程 智 能管控 工程技 术研 究 中心 ， 上海
调 整变换器 的功率 占空 比； 并分析 了光伏 电池 的工作特 性 ， 建立 其连 续导 电模式 的小 信 号状 态空 间模 型并
验 证其稳定 性。最后 ， 通 过 ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ对 比了 与传 统 定 、 变 步 长导 纳 增量 法 的仿真 验 证 。试 验 表
基于变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制
基于变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制
能源、环境日渐成为世界性问题，人类为了能可持续发展，应积极开
发可再生能源。
太阳能具有清洁、无污染、取之不尽、用之不竭等优点，所以
对其利用正得到人们越来越多的关注。
最近几十年，太阳能光伏发电得到了迅
猛的发展，其在缓解能源危机和环境保护方面都做出了巨大的贡献。
但目前太
阳能光伏发电系统存在太能能光伏电池转换效率低、成本高，前期投资大等缺点;控制太阳能电池一直工作在最大功率输出状态是有效的解决方法之一。
目前，光伏发电系统最大功率跟踪问题已经成为学术界的研究热点。
小型离网型光伏系统
小型离网型光伏系统是利用光伏阵列发电，经过光伏控制器对蓄电池进
行充放电控制，并给直流负载供电或通过逆变器给交流负载提供电能的一种新
型电源，其功率一般为0.5-5KW。
该系统广泛应用于环境恶劣的高原、偏远山
区及野外作业，也可作为路灯、偏远基站等供电电源。
如图1所示，小型离网型光伏系统由以下部分组成：光伏阵列，MPPT
控制单元和蓄电池充放电单元。
太阳能照射在光伏阵列上，产生光生伏特效应，太阳能直接转化为电能;光伏阵列输出的电能接入带MPPT控制的BOOST电路中，通过MPPT控制实现升压及最大功率跟踪，提高光伏阵列的效率;蓄电池充放电单元能在有光照时储存光伏阵列发出的电能，在带负载时输出蓄电池储存
的能量，实现能量的管理控。
太阳能光伏电池特性
太阳能光伏电池的基本原理为光生伏特效应，即光子打在半导体材料表
面时，在一定条件下，光能会被半导体吸收，在导带和价带中产生非平衡载流
子电子空穴对，在内建电场的作用下使电子和空穴拉向了不同侧使PN结两端。
一种新型光伏系统最大功率跟踪算法的研究
第39卷第23期电力系统保护与控制Vol.39 No.23 2011年12月1日Power System Protection and Control Dec.1, 2011 一种新型光伏系统最大功率跟踪算法的研究高金辉，唐 静（河南师范大学物理与信息工程学院，河南省光伏材料重点实验室，河南 新乡453007）摘要：为了能够更有效地提高光伏发电系统的最大输出功率，根据光伏阵列的输出特性，建立了光伏阵列的数学模型。
在变步长电导增量法（INC）的基础上，提出了一种通过极值点判断系统的工作步长是固定步长模式还是变步长模式，并且能根据系数N自动调节步长大小来跟踪最大功率点的新型最大功率跟踪控制算法（MPPT）。
在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证，仿真和分析结果表明在日照强度迅速变化时，与传统变步长电导增量法相比，该新型算法明显缩短了系统的跟踪时间，并且较好地抑制了系统在最大功率点附近的波动现象，有效提高了系统的跟踪速度和精度，且输出功率增加了3.4%左右。
关键词：光伏发电系统；电导增量法；极值点；工作步长模式；最大功率跟踪A novel MPPT method for PV systemsGAO Jin-hui，TANG Jing（Henan Key Laboratory of Photovoltaic Material, College of Physics and Information Engineering，Henan Normal University，Xinxiang 453007，China）Abstract：In order to improve the maximum output power of photovoltaic PV generation systems according to the output（），characteristics of PV arrays a mathematical model， is established. Based on the variable step size incremental conductance INC（）algorithm a novel maximum power point tracking，（MPPT）algorithm is introduced which can judge the step model is fixed or，variable by extreme points and adjust the step size by coefficient N automatically to track the maximum power point(MPP). The algorithm is simulated in Matlab/Simulink. The results show that compared with the variable step size incremental conductance INC the new algorithm can track MPP fast（），，reduce the system oscillation at the MPP when insolation changes quickly，and improve the speed and accuracy of the PV systems effectively and the output power，is increased by 3.4%.Key words：PV generation systems；conductance increment algorithm；extreme points；step size modes；the maximum power tracking 中图分类号： TM71 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2011)23-0021-040 引言太阳能作为一种具有广阔前景的绿色能源，越来越受到人们的关注。
自适应变步长电导增量法的最大功率点跟踪控制
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键词 ： 跟踪控制 ；电导增量法 ； 最大 功率 点跟踪 ； 光伏
中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ６ １ ５ ； Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６— ４ ７ ２ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３－ ０ ２ ３ ５— ０ ５
Ｍ ＰＰＴ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ａｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｖａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｓ ｔ ｅ ｐ Ｓ ｉ ｚ ｅ Ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｃｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ
摘 要 ： 针对 光伏发 电系统最大功率 点跟 踪控制 ， 提 出了固定 电压和 自适应变步长电导增量相结合的方法． 该 方法首先采用 固定 电压法将光伏阵列 的工作点调整 到最 大功率点附近 ， 然后启动变 步长 电导增量法实 现精确
的最大功率点跟踪控 制． 仿真结果证 明 ， 该 自适应变步 长电导增量 法能够快 速 、 准 确地跟踪 最大功率 点 ， 避 免 了最大功率点处 的振 荡 ， 提高 了系统稳定 性和能量转换效率 ．
ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｙ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ（ ＭＰ Ｐ） ｏ ｆ Ｐ Ｖ ａ ｒ ｒ ａ ｙ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ ｓ ｉ ｚ ｅ
一种变步长扰动最大功率跟踪方法
一种变步长扰动最大功率跟踪方法李倩倩【摘要】为了有效利用太阳能电池的发电性能，提出了一种变步长扰动最大功率跟踪方法。
以光伏电池的输出功率为判断依据，在详细分析输出功率特性的基础上，提出变步长扰动的控制方法，通过调节占空比的步长来实现最大功率点跟踪。
给出了详细的控制流程图，并建立了变步长扰动的最大功率跟踪的MATLAB仿真模型。
试验结果表明，算法可以根据外界环境的变化快速追踪到最大功率点，保证在最大功率点处运行的稳定性，有效提高光伏电池的利用率。
%In order to effectively use the power performance of the solar cell,this paper proposed a maximum power point tracking(MPPT)method of variable step perturbation.With the output power of photovoltaic cells as the judgment basis,based on the detailed analysis on the characteristics of output power,the control method of variable step disturbance was proposed.By adjusting the step of duty ratio,MPPT was achieved.A detailed control flow diagram was given,and the MATLAB simulation model of MPPT was established.The experimental results show that the algorithm can track the maximum power of photovoltaic battery point,and ensure the stability at the maximum power point,to effectively improve the utilization of photovoltaic cells.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P50-52)【关键词】光伏电池;最大功率点跟踪;变步长扰动;占空比【作者】李倩倩【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TM615+.2由于世界人口数量的持续增长以及经济的飞快发展,越来越多的化石能源正被过量消耗,因此节约能源是亟需解决的问题。
一种变步长的光伏最大率跟踪控制方法
一种变步长的光伏最大率跟踪控制方法
王栋晖
【期刊名称】《辽宁科技学院学报》
【年(卷),期】2024(26)1
【摘要】光伏电池模块可以直接将太阳能变为直流电,但模块转化率低,工作效率不高。
为了克服此种缺陷,通常采用最大功率点跟踪控制技术,此种技术提高了前期资金回报率和光电转化率,可以进一步推动光伏发电的发展。
文章结合了最大功率点跟踪控制技术两种常用方法的优点,提出了一种结合恒定电压法,通过加入步长的自动在线调整,得到一种快速的改进型扰动观察最大功率跟踪控制方法,该方法能够同时保证系统的动、静态性能。
通过建立光伏模块的数学模型和对光伏系统的MATLAB/Simulink仿真实验,仿真结果表明,采用了变步长的改进扰动观察法能很好实现对最大功率点的跟踪。
【总页数】4页(P28-31)
【作者】王栋晖
【作者单位】国电电力广东新能源开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.一种改进的变步长爬山法光伏电源MPPT控制方法
2.一种新型变步长光伏最大功率点跟踪控制策略
3.一种改进的变步长扰动观察光伏发电MPPT控制方法
4.一
种新颖的变步长光伏系统MPPT控制方法5.基于项目式学习理念的小学语文教学策略研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
光伏系统变步长扰动观察法MPPT算法研究
光伏系统变步长扰动观察法MPPT算法研究王小昆，胡贤新(中国矿业大学信电学院，江苏，徐州221116)摘要：光伏电池阵列输出功率受光照强度和温度变化的影响，因此最大功率点跟踪（MPPT）技术广泛应用于光伏系统中。
在所有最大功率点(MPP)控制策略中，扰动观察（P&O）MPPT算法因易实现被广泛应用，然而它的缺点是在稳定工作状态下工作点通过MPP时会导致能量振荡损耗，并且在光照强度或温度发生突变时表现较差的动态响应。
在本文中，提出一种改进型变步长扰动观察MPPT算法，此方法依据工作点动态调整步长变化，与传统固定步长方法比较，本文提出的方法能有效地提高MPPT速度和转换效率，通过仿真和实验结果分析，验证了此改进算法的可行性。
关键词：最大功率点跟踪；扰动观察法；变步长Research on Variable Step Size P&O MPPT Algorithm for PVSystemsWANG Xiao-kun，HU Xian-xin(School of Information and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou,Jiangsu 221116, China)Abstract:Maximum power point tracking (MPPT) techniques are employed in photovoltaic (PV) systems to maximum the PV array output power which depends on solar irradiance and temperature. Among all the MPPT strategies,The P&O Maximum Power Point Tracking algorithm is mostly used, due to its ease of implementation. However, its main drawbacks are the waste of energy in steady conditions, when the working point moves across the MPP and the poor dynamic performances exhibited when a step change in solar irradiance or in temperature occurs. In this paper, a modified variable step size P&O MPPT algorithm is proposed, the step size is automatically tuned according to the operating point. Compared with the conventional fixed step size method, the proposed approach can effectively improve the MPPT speed and efficiency simultaneously.A theoretical analysis and the design principle of the proposed algorithm are provided and its feasibility is also verified by simulation and experimental results.Keywords：Maximum power point tracking (MPPT); the Perturb and Observe (P&O); Variable Step Size1 引言随着世界能源消耗的不断增加，石油、煤炭等不可再生能源不断枯竭，可再生能源在能源消费中的地位越来越突出，其取之不尽和对自然环境影响较小的特点，得到了广泛的应用，其中太阳能是主要清洁能源之一，主要是光伏发电系统投资成本越来越低，并且技术不断进步、系统运行稳定、维护简单、对环境无污染。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DOI:10.19392/ki.1671-7341.201823023
光伏阵列自适应变步长扰动最大功率点跟踪方法研究
杨星宇
青海大学水利电力学院㊀青海西宁㊀810016
摘㊀要:为了解决化石能源造成的环境污染和气候变暖问题,光伏等可再生能源成了当前研究的热点㊂为了充分利用光伏电池的输出电能,根据光伏电池特性需要对其最大功率点进行实时跟踪㊂本文分析了传统定步长扰动跟踪及一次变步长扰动法的缺点,提出一种根据下一时刻扰动结果判断状态并自动调节扰动步长的自适应方法㊂仿真结果表明所提出的自适应扰动方法可以可以有效提高动态速度和稳态精度㊂
关键词:光伏发电;自适应扰动;最大功率点跟踪㊀㊀化石能源的利用确实对日常生活产生了更多的便利影响,但是同时也造成了严重的环境污染,并明显降低了人类的生活环境和质量㊂对可持续能源的合理利用是未来可持续发展的必然,比如当前研究热门的太阳能㊁风能以及潮汐能等㊂然而这些能源都是间歇性波动能源,研究如何提升能源的利用率是对这些能源开发利用的关键㊂鉴于此,本文研究了光伏发电阵列的最大功率跟踪方法㊂
1光伏阵列的基本模型
太阳能电池的原理是基于半导体的光伏效应的,将太阳辐射直接转换为电能㊂光电效应就是物体在吸收光能后,其内部能传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化,由此产生出电流和电动势的效应㊂光伏电池等效电路中对外输出的各变量的关系为
:
式中,Uoc 为等效二极管的端电压;q 为单位电荷;k 为波尔兹曼常数;T 为光伏电池的表面温度;A 为P-N 结的曲线常数㊂根据光伏电池的特性关系,可以绘制出不同光照强度下光伏电池的电压功率关系如图1所示
㊂
图1不同光照下的光伏电池P-U 特性曲线
可见最大功率点受到光照强度的影响,此外还受到环境温度的影响㊂
2自适应变步长扰动MPPT 机理
根据以上分析可知,在不同的外界条件下,光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点上㊂利用控制方法实现光伏电池的最大功率输出被称为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tacking,MPPT)㊂
如图1所示,光伏电池P-U 特性曲线是一个以最大功率点
为极值的单峰值函数,MPPT 控制会根据负载点的位置选择移动方向去趋近最大功率点,即搜索ΔP /ΔU ң0实现对最大功率点的跟踪㊂以上分析可知,扰动观测法的扰动电压步长对跟踪精度和速度有较大影响㊂设在k 时刻的电压为Uk(k =0,1,2,3),电压增量增量为
ΔUk㊂为了同时保证动态的响应速度和稳态的精度㊂为ΔP 和ΔU 配置以下关系:
以上公式所实现的功能是:如果当前扰动在最大功率点附近,每当扰动越过一次Pmax 就缩短一半步长;若一次扰动没有越过最大功率点,则步长扩大一倍㊂这样的算法设计可以有效提高稳态扰动时的精度,系统会自适应的改变步长以应对当前的工作状态㊂
3仿真结果分析
根据以上分析,在Matlab 建立了光伏电池的MPPT 仿真模型,同时为了防止系统失稳,对最大扰动步长进行了限制㊂光强变化时的功率波形如图2所示
㊂
图2光强变化时输出功率波形
由图可知,在光强变化时,功率迅速扰动并跟踪到最大功率点,在初次进入稳态时出现了较小的波动,但后续的稳态状态平稳,几乎没有脉动存在㊂
4结论
本文所提出的光伏阵列自适应扰动最大功率点跟踪方法
能够根据当前的工作状态自动调整扰动步长,在动态时增大扰动步长提高搜索速度,稳态时缩小扰动步长以提高稳态精度㊂仿真结果表明所提的方法快速有效㊂
参考文献:
[1]周林,武剑,栗秋华,等.光伏阵列最大功率点跟踪控制方法综述[J ].高电压技术,2008,34(6):1145-1154.
[2]刘邦银,段善旭,刘飞,等.基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪[J ].电工技术学报,2009,24(6):91-94.
[3]宋宇,刘华.光伏发电最大功率点跟踪方法及控制研究[J ].电源技术,2016,40(6):1247-1250.
[4]胡庆燚,王冰,刘波,等.基于跳跃策略的多峰值光伏阵列最大功率点跟踪[J ].太阳能学报,2016,37(8):1905-1912.
6
2科技创新
科技风2018年8月。