基于局部陰影下光伏陣列電流特性的最大功率點跟蹤算法

王云平　李　穎　阮新波

（南京航空航天大學航空電源航空科技重點實驗室　南京　210016）

基于局部陰影下光伏陣列電流特性的最大功率點跟蹤算法

王云平李穎阮新波

（南京航空航天大學航空電源航空科技重點實驗室南京210016）

光伏發電作為目前太陽能利用的主要形式，容易受到局部陰影的影響，其P-V輸出特性曲線呈現多峰特點，使得常規的最大功率點跟蹤方法難以準確跟蹤到全局最大功率點。通過充分利用局部陰影下光伏陣列最大功率點電流與短路電流之間近似的比例關系，提出一種三步驟全局最大功率點跟蹤算法，該算法能夠快速準確地跟蹤到系統全局最大功率點，且不需要任何附加硬件電路。以1kW的Boost變換器為實驗平臺，將所提出算法和常規全局搜索法的跟蹤過程進行比較，證明了該算法的有效性。

光伏陣列局部陰影多峰全局最大功率點跟蹤

0　引言

隨著能源危機和環境污染等問題的日益嚴重，太陽能作為一種綠色能源，以其永不枯竭、環境友好等優點得到廣泛重視［1-3］。光伏發電是太陽能利用最常見的一種形式，單體光伏電池的電壓和功率等級較低，一般將多個光伏電池串并聯固化為一個整體，作為發電的基本單元，這樣的一整塊電池板稱為光伏組件。光伏組件的功率從100～300W不等，在實際應用中，根據電壓和功率需要將多個光伏組件串并聯組成光伏陣列，并經過電力電子變換裝置轉換到合適的電壓給負載供電。

為了提高光電轉換效率，希望光伏陣列始終工作在最大功率點上。目前，常用的最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking， MPPT）方法有擾動觀察法（Perturbation & Observation， P&O）、電導增量法（Incremental Conductance， IncCond）和恒定電壓法（Constant Voltage Tracking， CVT）［4，5］等。在均勻光照下，光伏陣列的功率-電壓（P-V）輸出特性只有一個峰值點，這些方法可以較準確地跟蹤陣列的最大功率點，保證光能的充分利用［6，7］。然而，由于受到周圍樹木、建筑物、云層的陰影以及陣列表面灰塵的影響，局部陰影時有發生，光伏陣列的光照不再均勻。此時，光伏陣列的輸出P-V特性呈現多峰值特點，采用常規的MPPT方法容易陷入某一局部功率峰值點，不能準確地跟蹤到全局最大功率點，導致光能利用率下降。因此，研究適用于局部陰影條件下的MPPT算法十分必要。

目前，國內外對光伏陣列局部陰影下的特性以及相應的最大功率點算法已經做了較多研究［8-17］，解決方法主要分為三類。

（1）通過附加硬件電路改變P-V曲線多峰性質，使得光伏陣列輸出P-V曲線呈現單峰特性，再用常規的MPPT方法進行跟蹤。文獻［8，10］中給每個光伏組件并聯一個補償電路，當發生局部陰影時，補償電路維持被遮擋組件的端電壓，使其工作于最大功率點附近，陣列的P-V特性被矯正為單峰值的，避免了多峰的出現，可以用常規的電導增量等方法實現 MPPT。但是，補償電路的加入導致系統結構復雜、控制困難以及成本增加。

（2）針對光伏陣列結構的優化組合方法。文獻［11］通過重構陣列中光伏組件的組合形式，來盡量降低陰影遮擋對整體性能的影響，但該方法的靈活性和應對環境突變能力較弱。

（3）采用具有全局搜索能力的最大功率點跟蹤算法。文獻［12，15］采用基于粒子群算法的智能控制方法，在局部陰影條件下比常規算法有更好的快速性和準確性。但該方法參數設置依靠經驗，可移植性較差，工程中不易實現。文獻［16，17］采用了兩步式的方法，第一步由組件開路電壓和短路電流的比值得到等效電阻，并根據等效電阻阻值和實時檢測到的電流大小設定一個工作點；第二步在設定的工作點附近運用常規MPPT方法尋找最大功率點。該方法簡單易行，但不能保證在所有陰影模式下均能準確跟蹤到全局最大功率點。

綜上，現有的方法可以一定程度上提高光伏陣列的光能利用率，但存在著跟蹤準確性不高、過于復雜、需要添加硬件電路以及應對環境突變能力較弱等不足，多峰特性下的全局MPPT算法仍是一個亟待解決的問題。

本文首先分析光伏陣列在均勻光照和局部陰影下的輸出特性，得出最大功率點電流與短路電流之間近似比例關系的結論。基于該結論，提出適用于多峰特性的三步驟全局MPPT算法，并闡述了其具體實現過程。為了驗證該方法的有效性，研制了一臺1kW基于Boost變換器的實驗樣機，給出了不同陰影模式以及陰影突變時算法的跟蹤過程，并與直接的常規全局搜索法進行了比較。實驗結果表明，所提出的三步驟全局MPPT方法能準確地跟蹤到全局最大功率點，且比常規的全局搜索法有更快的跟蹤速度，提高了跟蹤效率。同時該算法不需額外增加傳感器數量和其他輔助電路，具有簡潔、高效和魯棒性強的特點。

1　光伏陣列輸出特性

1.1單體光伏電池輸出特性

圖1給出了單體光伏電池等效電路，其中，Iph是光生電流，即光伏電池的短路電流，它與光照強度近似成正比；VJ是結電壓；ID是暗電流，指無光照時在外電壓作用下流過 PN結的單向電流；Rs和Rsh分別是光伏電池的等效串聯電阻和等效并聯電阻；I和V是單體電池的輸出電流和輸出電壓［18，19］。光伏電池的I-V、P-V輸出特性如圖2所示，單體光伏電池的P-V輸出特性上有一個峰值點，即最大功率點。

圖1　單體光伏電池等效電路Fig.1　Equivalent circuit of photovoltaic cell

圖2　單體光伏電池輸出特性Fig.2　Output characteristics of photovoltaic cell

從圖2中可以看出，在最大功率點左側，電池近似恒流輸出；在最大功率點右側，電池近似恒壓輸出［18］。大量實驗數據表明，最大功率點處的電流Im、電壓Vm、短路電流Isc和開路電壓Voc有如下近似關系［20］

1.2光伏組件及陣列輸出特性

光伏組件由多個單體光伏電池串并聯固化而成，其輸出特性可以看作是單體電池輸出特性的疊加。實際應用中，廠商通常給出標準測試條件下光伏組件的短路電流 Isc、開路電壓 Voc、最大功率點電流 Im和最大功率點電壓 Vm，并以此給出光伏組件的電流-電壓關系式為［20-23］

其中

為保證實際應用中所需的電壓和功率，將多個光伏組件串并聯組成光伏陣列。理想情況下，對于Ns×Np光伏組件組成的陣列，有

式中，Ns為串聯組件數；Np為并聯支路數；下標arr表示陣列（array）。

根據以上分析，理想情況下，光伏陣列的輸出特性可以寫成

根據式（1）和式（2），均勻光照下光伏陣列最大功率點處的電流 Im_arr、電壓 Vm_arr和短路電流Isc_arr、開路電壓 Voc_arr也有如下近似關系

1.3局部陰影下光伏陣列輸出特性

下面分別以組件并聯和串聯組成的陣列為例，分析局部陰影對其輸出特性的影響。為了闡述簡便，以由兩個組件構成的陣列為例，且兩個組件對光照的響應特性相同。假定PV1的光照強度大于PV2的光照強度，此時，PV1的開路電壓和短路電流分別大于 PV2的開路電壓和短路電流，即 Voc1＞Voc2，Isc1＞Isc2。

圖3給出了處于局部陰影下的兩個光伏組件并聯組成的陣列，其中VDs1、VDs2是防逆流二極管。圖4給出了兩個光伏組件并聯時的輸出 I-V和P-V特性曲線。當陣列輸出電壓低于PV2的開路電壓Voc2時，PV1和 PV2均輸出功率，陣列電流等于兩個組件電流之和；當陣列電壓高于 Voc2時，PV2不再輸出功率，并聯陣列輸出特性和PV1輸出特性一致。因此，處于局部陰影下，并聯的光伏組件可以相對獨立的工作，且其P-V曲線仍呈單峰特性，可以用常規的方法實現最大功率點跟蹤。

圖3　兩個光伏組件并聯Fig.3　Two PV modules in parallel

圖4　局部陰影下兩個光伏組件并聯輸出特性Fig.4　Output characteristics of two PV modules in parallel under partial shading

圖5是處于局部陰影下的兩個光伏組件串聯組成的陣列。由于Isc1＞Isc2，當陣列電流大于Isc2時，多余的電流會造成PV2的PN結雪崩擊穿，形成熱斑，損壞組件。為此通常給每個光伏組件均并聯一個旁路二極管［24］，如圖5中的VDp1和VDp2，以給多余的電流提供通路。

圖5　兩個光伏組件串聯Fig.5　Two PV modules in series

圖 6給出了兩個光伏組件串聯時的陣列輸出I-V和P-V特性曲線。當陣列輸出電流ipv＜Isc2時（見圖6中A點右側區域），旁路二極管不導通，ipv1=ipv2，PV1、PV2共同輸出功率，陣列輸出電壓為 PV1和PV2電壓之和；當 ipv＞Isc2時（見圖 6中 A點左側區域），二極管 VDp2導通，PV2被旁路，只有 PV1輸出功率，陣列特性和PV1輸出特性一致。

圖6　局部陰影下兩個光伏組件串聯輸出特性Fig.6　Output characteristics of two PV modules in series under partial shading

可見，受局部陰影影響，串聯光伏組件的陣列輸出特性呈現兩階段特性。從圖6中可以看出，在m1點左側，輸出功率隨電壓升高而增加，m1到 A點，輸出功率隨電壓升高而降低，因此m1是功率峰值點；在A到 m2點，輸出功率又隨電壓升高而增加，在 m2點右側，功率隨電壓升高而降低，因此m2是另一功率峰值點。局部陰影導致光伏陣列輸出I-V曲線呈兩級階梯狀，P-V特性曲線出現了兩個峰值點。

對于串聯光伏陣列，其局部陰影下的數學模型可以用關于電流的分段函數表示，針對圖6的情況，由式（7）可得

式中，Ns2為旁路二極管導通前參與發電的串聯組件數；Ns1為旁路二極管導通以后參與發電的串聯組件數。在圖5所示情況中，Ns2=2，Ns1=1。在m1所在的階梯區間，Isc2＜I≤Isc1，PV2已被旁路，陣列特性與單個PV1發電時特性一致，有Im1≈0.9Isc1；在m2所在階梯區間，0≤I≤Isc2，PV1近似恒壓輸出，仍近似有Im2≈0.9Isc2。

以上分析表明，局部陰影導致串聯光伏陣列全電壓范圍內的輸出特性有明顯的改變，I-V曲線呈多級階梯狀，推廣到有n種不同程度陰影遮擋的串聯陣列，其I-V曲線一般會出現n層階梯，P-V曲線上出現n個局部功率峰值點，對于第i（i=1，2，…，n）個功率峰值點處的電流 Imi和對應的分段短路電流Isci有如下近似關系

這一近似的比例關系，為設計快速有效的全局MPPT算法的實現提供了條件。

由以上分析可知，光伏組件并聯時，局部陰影下光伏陣列的P-V曲線仍呈現單峰特性，易于實現最大功率點跟蹤；而光伏組件串聯時，局部陰影下光伏陣列的P-V曲線會出現多個峰值點，影響全局最大功率點跟蹤的實現。

當光伏陣列P-V特性曲線出現多峰值點時，仍希望系統始終工作于這些局部峰值點中的最大功率點，而隨著陰影模式的變化，系統的全局最大功率點也會發生變化，每個局部功率峰值點均有可能是全局最大功率點。多峰情形下，常規的最大功率跟蹤算法會收斂于某個局部功率峰值點，而這個功率峰值點不一定就是全局最大功率點，造成光能的利用率降低，因此需要全局搜索才能確定全局最大功率點。最直接的全局搜索法需要全電壓范圍進行掃描，以確定最大功率點，該方法反應慢、效率低，不能滿足實際需求，因此需要設計一種適用于局部陰影下準確、快速的MPPT跟蹤算法。

2　三步驟全局MPPT算法

本文基于局部陰影下光伏陣列 Im≈0.9Isci這一特性，提出一種三步驟全局MPPT跟蹤算法，該算法不需要任何附加硬件電路，通過算法中三個主要步驟的循環執行，可以較快地跟蹤到陣列全局最大功率點，提高系統效率。

三步驟全局 MPPT算法從電壓較低處開始搜索，得到第一個功率峰值點Pm1后，利用Imi≈0.9Isci這一特性對第二個功率峰值點 Pm2進行預判。若Pm2＞Pm1，進行跟蹤并更新全局Pm；若Pm2＜Pm1，跳過該段區域，預判 Pm3。如此依次對各功率峰值點做出判斷，直至找到系統最大功率點。下面詳細闡述三步驟全局MPPT算法的主體、結束條件和重啟條件。

2.1算法主體

為了保證首先搜索到電壓最低的局部峰值點，算法初始化時將系統工作點設為單塊光伏組件開路電壓的60%左右，組件開路電壓使用廠商所給的標準測試值即可。三步驟全局算法具體實現如下：

第一步：用電導增量法跟蹤到第一個局部功率峰值點，并記錄下該點的功率Pm和電壓Vm。

第二步：施加正電壓擾動，找到第一步中局部峰值點后面第一個分段短路電流Isci。

第三步：用Pm除以電流Isci得到新工作點的電壓基準，根據新工作點處的功率等信息，判斷分段電流 Isci對應的功率峰值點功率是否比已記錄的功率大。如果大，重新開始三步法，從第一步進行跟蹤，并更新Pm和Vm；否則，回到第二步繼續找下一個分段短路電流。

圖 7是算法流程。其中，Voc_sin為單塊光伏組件的開路電壓，即廠商所給的標準值；Pm、Vm分別為已搜索到的全局最大功率點功率及對應的電壓；ΔV為人為給定的擾動量；Voc為光伏陣列的開路電壓，Voc=NsVoc_sin；Isci為第i個階梯段的短路電流。一般情況下，有幾個分段電流就有幾個局部峰值點。

2.2算法結束條件

算法需要能夠判斷出已找到全局最大功率點并結束搜索。研究發現，無論是均勻光照還是局部陰影下，當工作電壓大于陣列開路電壓的90%時，就不會存在局部功率峰值點［23］。基于此，只要算法給出的基準電壓大于 0.9Voc，就可以結束算法。本算法中設置了兩處關于是否結束搜索的判斷。第一處判斷是在第二步中尋找分段短路電流值時，每做一次Vref=Vref+ΔV，就將新的Vref與0.9Voc比較一次，若大于 0.9Voc，則結束算法。第二處是在第三步中用Pm除以Isci得到新的電壓基準時，將其與0.9Voc進行比較，同樣若大于0.9Voc，則結束算法。

圖7　完整算法流程Fig.7　Complete algorithm flow chart

2.3算法具體操作實例

為了不失一般性，下面以三個組件串聯為例對三步驟全局 MPPT算法中的具體步驟進行詳細說明。

假定三個組件串聯構成的陣列中每個組件的光照強度均不相同，此時，陣列P-V特性出現3個局部功率峰值點，分別為m1、m2和m3。圖8給出了m1、m2和m3分別為全局最大功率點時的三種情況。下面具體分析這三種情況下算法的跟蹤過程。

如圖 8a所示，初始化以后，光伏陣列工作于A0點，經過第一步跟蹤至第一個局部功率峰值點m1。第二步需要找到 A1點，并記錄該點電流作為分段短路電流 Isc2。從 P-V曲線上可以看出，A1點的左側和右側，dp/dv分別為負值和正值，因此，可以通過判斷dp/dv的符號確定是否擾動到了A1點，一旦判斷出 dp/dv為正，即可記錄此時的電流值，其大小近似等于Isc2。此時進入第三步，用m1點功率 Pm除以 A1點電流 Isc2得到的值作為新的電壓基準，改變光伏陣列的工作點，即圖8a中的B1點。根據 B1點的功率以及 dp/dv的符號判斷m2點（即Isc2對應的功率峰值點）功率是否比 m1點功率大。如果 Pm2＞Pm1，跟蹤到 m2點，并更新 Pm和 Vm；如果 Pm2＜Pm1，直接跳過 A1～B1的區域，找分段短路電流Isc3。判斷Pm2和Pm1值大小的過程如下：

圖8　三種情況下最大功率點跟蹤過程Fig.8　The tracking processes of proposed MPPT method

在A1～B1之間，任一點電壓均小于VB1，電流均小于Isc2，而Pm=Isc2VB1，因此，A1～B1間任一點功率均小于Pm。已知m2點一定在A1點右側，那么如果能夠判斷出m2點與B1點的位置關系，就可以大致判斷出Pm2與Pm之間的關系。

由式（11）可知，m2點電流 Im2約為分段短路電流Isc2的90%，假定有Im2＞kIsc2，k=0.85。

（1）當IB1＜0.85Isc2＜Im2時，由于I-V曲線單調遞減，則Vm2＜VB1，m2點在B1點左側，即處于A1～B1之間，因此Pm2＜Pm。

（2）當 IB1＞0.85Isc2時，若 dp/dv＜0，說明 B1點已經過了局部峰值點，仍有 Vm2＜VB1，m2點在A1～B1之間，同樣有Pm2＜Pm；若dp/dv＞0，如圖8b所示，說明 VB1＜Vm2，功率仍在增加，極有可能Pm2＞Pm。

第三步的判斷結果決定了程序不同的走向。在圖 8a中，由于 IB1＜0.85Isc2，判斷出 Pm2＜Pm，程序回到第二步，在第二步中又因為B1點的dp/dv＞0，得到短路電流Isc3，其實此時得到的是B1點的電流，但由于光伏近似恒流的輸出特性，可以將 B1點電流近似看做Isc3。仍用m1點功率Pm除以Isc3，從圖 9a中可以看出，此時得到的電壓基準 VB2＞0.9Voc，此時結束算法，將Vm作為基準，使光伏陣列工作于m1點。

在圖8b的判斷中，同樣要先經過初始化在A0點，第一步記錄下m1點的功率和電壓，第二步找到A1點，第三步根據A1點電流計算出VB1，并進行判斷。與圖8a不同的是，在圖8b中，有IB1＞0.85Isc2且dp/dv＞0，程序回到第一步，跟蹤到m2點，并以m2的功率和電壓更新了 Pm和 Vm，而之前在圖 8a中，由于IB1＜0.85Isc2，判斷出Pm2＜Pm，因此跳過了對m2區域的跟蹤，直接尋找分段短路電流Isc3。圖8b中跟蹤到m2以后，再次進入第二步，通過對dp/dv的符號判斷找到A2點，第三步中用更新后的Pm除以 A2點電流 Isc3，由于得到的電壓基準大于0.9Voc，結束算法，光伏陣列工作于m2點。

在圖8c中，B1點之前的所有過程均和圖8a是相同的。圖8a中，Pm與Isc3的比值大于0.9Voc而結束算法，但在圖8c中，得到的B2點電壓VB2＜0.9Voc，在B2點處有IB2＞0.85Isc3且dp/dv＞0，進入第一步，電導增量法跟蹤到 m3，并更新 Pm、Vm。再進入第二步，在不斷增加電壓擾動的過程判斷出電壓基準大于0.9Voc，結束算法。將Vm作為新的基準，陣列工作于m3點。

在以上的分析中，假定了Im2＞kIsc2，這里k的取值也會對算法性能產生影響。若k取值太大，會導致存在Im2＜kIsc2的情況，造成誤判；若k的取值太小，在圖8a的情況中可能滿足IB1＞kIsc2且dp/dv＞0，系統跟蹤 m3，但這樣的跟蹤是不需要的。綜合考慮，本文選取k=0.85。

由以上分析看出，三步驟MPPT算法充分利用了局部陰影時光伏陣列階梯狀的輸出特性，在不同的陰影模式下均能有效地跟蹤到全局最大功率點，且全局最大功率點電壓越低，需要三步循環的次數越少，跟蹤速度越快。

3　實驗

為了驗證三步驟全局MPPT方法的性能，對一臺 1kW 的樣機進行局部遮陰實驗，電路拓撲選用Boost變換器，圖9為樣機系統控制框圖。

圖9　實驗系統控制框圖Fig.9　Experimental setup and system block diagram

通過Boost變換器實現全局MPPT跟蹤，系統控制器使用TI公司的DSP芯片TMS320F2812，系統參數見表1。

表1　原理樣機參數Tab.1　Parameters of the prototype

實驗中使用Chroma公司15kW的光伏模擬器62150H—600S模擬光伏陣列，該模擬器內置不同廠家多種光伏組件參數，可以模擬各種局部陰影下光伏陣列的輸出特性。本文用該模擬器模擬尚德（Suntech）公司STP170S—24—AC系列光伏組件，并以該組件組成3×2的光伏陣列進行局部陰影最大功率點跟蹤實驗，陣列參數見表2。

表2　本實驗中光伏陣列參數Tab.2　PV array parameters used in the experimental

用計算機和光伏模擬器相連，可以展現出陣列的輸出特性曲線以及實時工作點。圖10是光伏模擬器中陣列I-V和P-V輸出特性曲線展示窗口。

圖10　光伏模擬器展示陣列輸出特性曲線Fig.10　Output characteristic curves of display array in PV simulator

3.1不同陰影情況實驗結果

在第2節中分析的三種陰影模式，即全局最大功率點分別位于電壓低、中和高時的情況下，三步驟全局MPPT算法的跟蹤情況如圖11a～圖11c左側波形所示，為了對比，圖 11a～圖 11c的右側給出了直接全局搜索法的實驗波形。

從圖11中可以看出，在本文中所列出的三種陰影模式下，三步驟MPPT算法均能在1s以內準確地跟蹤到陣列的全局最大功率點，跟蹤速度比直接的全局搜索法分別提高了70%、45%和37%。對于三步驟算法，在第一種情況下，系統可以很快判斷出m1是全局最大功率點，不再對 m2、m3進行跟蹤，因此速度最快，而在第三種情況下算法經過多次判斷才跟蹤到m3，因此速度也最慢；對于直接的全局跟蹤算法，三種情況需要的跟蹤時間是相同的。隨著陣列中串聯組件數的增多，三步驟法的優勢會更加明顯，因為直接的全局搜索法仍需要全局掃描才能判斷出最大功率點，而三步驟法可以將更多的功率峰值點區域跳過，提高了搜索速度。表3列出了本文所提出的方法與全局搜索法得到GMPP所需要的時間。通過與全局搜索法以及其他主流算法所需時間對比［24］，本文所提出的三步驟全局MPPT算法跟蹤速度較快，同時不需要額外增加電量傳感器和外圍電路，適用于陰影遮擋情況下的光伏系統。

圖11　不同陰影模式下三步驟法與全局搜索法跟蹤性能比較Fig.11　Tracking performance comparision of the three-step jump MPPT method and global search method under different shadow modes

表3　GMPP全局跟蹤所需時間Tab.3　Global tracking time of GMPP（單位：s）

3.2陰影突變實驗結果

仍以三個組件串聯為例，假設初始時光伏陣列在均勻光照下工作于最大功率點，此時突然發生局部陰影，某一組件的光照強度明顯減弱，另外兩個組件光照不變，此時，陣列輸出特性有明顯變化，如圖12所示。系統根據功率Δp的變化檢測出陰影突變，重新進行搜索，并穩定在新的全局最大功率點。一段時間之后，組件上陰影消失，陣列輸出特性又發生突變，同樣，系統重新搜索，完成新的跟蹤，整個過程的實驗波形如圖13所示。

在1.2s時，發生局部陰影，系統重新搜索，在1s以后跟蹤到新的全局最大功率點。一段時間以后，局部陰影消失，系統回到均勻光照狀態，算法重新搜索并跟蹤到新的最大功率點。

圖12　均勻光照和局部陰影下光伏陣列輸出特性Fig.12　Output characteristics of PV array under uniform illumination and partial shading

圖13　陰影突變跟蹤結果Fig.13　Tracking results under changed shading case

4　結論

局部陰影情況下，光伏陣列的P-V特性曲線呈現多峰值的特點，常規的MPPT方法（如擾動觀察法，電導增量法）難以準確地跟蹤到全局最大功率點，而已有針對局部陰影下全局最大功率點跟蹤的方法或多或少存在著跟蹤準確性不高、過于復雜、需要添加硬件電路以及應對環境突變能力較弱等不足。

本文分析了局部陰影下光伏陣列輸出特性的特點，指出每一分段處的最大功率點電流和短路電流之間存在近似比例關系，基于該特性，提出了一種三步驟全局MPPT方法。該方法無需任何附加硬件電路，由三個主要步驟組成，通過三個步驟的循環操作，可以兼顧快速性和準確性地跟蹤至系統的全局最大功率點。為了驗證新算法的有效性，本文給出了不同陰影模式以及陰影突變時最大功率點跟蹤的實驗驗證，并與直接的全局跟蹤算法進行比較。實驗結果表明，所提出的三步驟全局MPPT算法可以較為快速準確地跟蹤到系統全局最大功率點，并能準確捕捉到陰影突變，重新搜索，具備較快的動態調整能力。

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Maximum Power Point Tracking Algorithm for Photovoltaic Array under Partial Shading Based on Current Property

Wang YunpingLi YingRuan Xinbo
（Aeronautics Power Sci-Tech CenterNanjing University of Aeronautics and Astronautic Nanjing210016China）

As one of main forms of solar energy utilization， photovoltaic array is vulnerable to the shadow effect， thus its P-V output characteristic curve contains more than one peak. As a result， it is difficult for the conventional algorithms of maximum power point tracking （MPPT） to track the global maximum power point. Based on the approximate proportional relationship between the photovoltaic （PV） array maximum power point current and short circuit current， a novel algorithm is proposed in this paper. The proposed algorithm can guarantee the tracking speed as well as accuracy without any additional circuits. Tracking performance of the proposed MPPT method and global search method was compared based on a 1kW rated boost converter. The experimental results indicate that the proposed MPPT algorithm is effective.

Photovoltaic array， partial shading， multiple local maximum， global maximum power point tracking

TM615

王云平男，1979年生，博士研究生，研究方向為光伏發電系統能量變換控制。

E-mail： wyp@nuaa.edu.cn（通信作者）

李穎女，1992年生，博士研究生，研究方向為光伏發電系統及其控制。

E-mail： liying1992@nuaa.edu.cn

中央高校基本科研業務資助項目（NS2016035）。

2014-07-02改稿日期 2015-01-21