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

1、隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，人們對能源的需求與日俱增，同時，化石燃料的不斷使用，對環(huán)境的污染日益嚴重，可再生能源的開發(fā)和利用，是解決能源需求、降低對環(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，受光照強度和溫度的影響，光伏發(fā)電技術(shù)對太陽能的利用率較低，因此通過追蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點（MPPT）使得功率達到最大顯得尤為重要。雖然太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，但是由于太陽能發(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。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)境溫度和太陽能輻照度的影響較大，輸出最大功率點隨著溫度和輻照度的變化而時刻變化。但某一時刻，溫度和太陽輻照強度一定時，光伏電池有唯一的最大功率輸出點；當溫度和輻照強度變化會導(dǎo)致光伏電池的最大功率輸出點發(fā)生變化， MPPT技術(shù)就是通過最大功率控制器，使光伏

3、電池時刻工作在最大功率點，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算法。其中固定電壓法控制簡單、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，但是該方法忽略了溫度對太陽能電池輸出功率的影響，控制精度差、難以實現(xiàn)自動跟蹤；擾動觀察法結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，但是難以同時滿足跟蹤速度和穩(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，動態(tài)性較差。因此針對傳統(tǒng)單一 MPPT算法無法兼顧動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的問題，人們開始將目光轉(zhuǎn)向組合算法的研究上來。
　　本文采用Matlab/Simulink建立太陽能光伏電池模型，并以環(huán)境溫度和太陽輻照強度作為輸入?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，當表面溫度和光照強度一定時

5、，太陽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，且呈非線性關(guān)系，并且具有唯一的最大功率輸出點。因此，通過調(diào)節(jié)光伏電池的輸出電壓，時刻保持系統(tǒng)負載工作在最大功率點上，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太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤技術(shù)，并通過MATLAB/Simulink仿真分析，分別對比研究了擾動觀察法、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：與擾動觀察法