基于變步長電導(dǎo)增量法MPPT的研究

【摘要】光伏電池的輸出功率與太陽輻射和環(huán)境溫度變化，若不加以控制，將不會(huì)以最大功率輸出。本文提出了一種變步長電導(dǎo)增量法，在光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。應(yīng)用MATLAB建立光伏電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤變步長電導(dǎo)增量法的仿真模型并仿真。仿真結(jié)果表明，變步長電導(dǎo)增量法跟蹤最大功率點(diǎn)效果良好，相比傳統(tǒng)電導(dǎo)增量法，減弱了最大功率點(diǎn)附近振蕩的情況，適合于快速變化的環(huán)境條件，具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；最大功率點(diǎn)跟蹤；電導(dǎo)增量法；變步長

Abstract：The power available at the output of photovoltaic cells keeps changing with solar insolation and ambient temperature.If the power output of photovoltaic cells is not well controlled，it will not work at the maximum point.This paper presents a variable step size incremental conductance method for tracking maximum power point in photovoltaic power systems.In this paper，simulation model of photovoltaic system’s maximum power point tracking（MPPT）is developed in the MATLAB software.The results of simulation show this control algorithm significantly improves the efficiency during the tracking phase.As compared to the tradition algorithm about MPPT in photovoltaic power systems.It is especially suitable for fast changing environmental conditions.It reduces the oscillation around the maximum power point with good dynamic and steady-state characteristics.

Key words：photovoltaic power；MPPT；incremental conductance；variable step size

1.引言

由于傳統(tǒng)化石燃料的稀缺性和對環(huán)境的不利影響，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)變得越來越受歡迎，太陽能的好處是可重復(fù)使用、可持續(xù)，并不會(huì)產(chǎn)生任何污染。然而在外界環(huán)境和負(fù)載的變化的情況下，太陽能轉(zhuǎn)換成電能的效率并不高。為了在不斷變化的環(huán)境下提高光伏電池的輸出功率，最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的問題。世界各地的學(xué)者已經(jīng)提出了許多最大功率點(diǎn)跟蹤的方法[1-3]。本文應(yīng)用了一種變步長電導(dǎo)增量法，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)，應(yīng)用變步長電導(dǎo)增量跟蹤方法與傳統(tǒng)方法相比，減弱了最大功率點(diǎn)附近振蕩的情況，適應(yīng)能力強(qiáng)，具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。

2.光伏電池的原理分析

典型的光伏電池等效電路圖如圖1所示。

圖1 光伏電池的等效電路

根據(jù)光伏電池等效電路，可以得出對應(yīng)的U-I方程如下[4]：