太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求與日俱增，同時(shí)，化石燃料的不斷使用，對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，是解決能源需求、降低對(duì)環(huán)境的污染和提高人們的生活質(zhì)量的必要的方法。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是一種主要的可再生能源利用技術(shù)，但是，受光照強(qiáng)度和溫度的影響，光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)太陽(yáng)能的利用率較低，因此通過(guò)追蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)（MPPT）使得功率達(dá)到最大顯得尤為重要。雖然太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，但是由于太陽(yáng)能發(fā)電系

2、統(tǒng)制造成本較高，而且能量轉(zhuǎn)換效率偏低，這極大地限制了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。因此，如何提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率成了研究的熱點(diǎn)。根據(jù)光伏電池 U-P輸出特性曲線可知，光伏電池的輸出功率受環(huán)境溫度和太陽(yáng)能輻照度的影響較大，輸出最大功率點(diǎn)隨著溫度和輻照度的變化而時(shí)刻變化。但某一時(shí)刻，溫度和太陽(yáng)輻照強(qiáng)度一定時(shí)，光伏電池有唯一的最大功率輸出點(diǎn)；當(dāng)溫度和輻照強(qiáng)度變化會(huì)導(dǎo)致光伏電池的最大功率輸出點(diǎn)發(fā)生變化， MPPT技術(shù)就是通過(guò)最大功率控制器，使光伏

3、電池時(shí)刻工作在最大功率點(diǎn)，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。
　　目前，應(yīng)用較成熟的 MPPT算法主要有固定電壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、爬山法、模糊控制法以及基于這些算法的改進(jìn)算法。其中固定電壓法控制簡(jiǎn)單、可靠性高、穩(wěn)定性好、跟蹤速度快、系統(tǒng)不易出現(xiàn)震蕩等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法忽略了溫度對(duì)太陽(yáng)能電池輸出功率的影響，控制精度差、難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤；擾動(dòng)觀察法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，但是難以同時(shí)滿足跟蹤速度和穩(wěn)定性，且容易產(chǎn)生誤判現(xiàn)象；電導(dǎo)增量法最

4、大功率跟蹤性能較好，但其步長(zhǎng)的選擇較難，系統(tǒng)穩(wěn)定性欠佳；模糊控制法穩(wěn)態(tài)性能較好，但其在外界環(huán)境變化時(shí)，動(dòng)態(tài)性較差。因此針對(duì)傳統(tǒng)單一 MPPT算法無(wú)法兼顧動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的問(wèn)題，人們開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向組合算法的研究上來(lái)。
　　本文采用Matlab/Simulink建立太陽(yáng)能光伏電池模型，并以環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻照強(qiáng)度作為輸入?yún)?shù)，輸出光伏電池工作電壓和電流、電壓和功率的關(guān)系曲線。根據(jù)光伏電池模型輸出特性曲線可知，當(dāng)表面溫度和光照強(qiáng)度一定時(shí)

5、，太陽(yáng)能光伏電池的輸出功率隨著輸出電壓的增大呈先增大后降低趨勢(shì)，且呈非線性關(guān)系，并且具有唯一的最大功率輸出點(diǎn)。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)光伏電池的輸出電壓，時(shí)刻保持系統(tǒng)負(fù)載工作在最大功率點(diǎn)上，使得光伏電池的轉(zhuǎn)換效率大大提高。
　　最后，本文分析介紹了常見(jiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤技術(shù)，并通過(guò)MATLAB/Simulink仿真分析，分別對(duì)比研究了擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、模糊控制法跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率的輸出特性。研究結(jié)果表明：與擾動(dòng)觀察法