基于simulink光伏电池最大功率点跟踪技术的仿真(7)

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图3.12 光伏电池输出功率

图3.13 光伏电池输出电压的增量

图3.14 光伏电池输出功率增量

图3.15 IGBT开关控制占空比

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分析：由图3.10前4s光照强度为1000W/m2,可知输出电流很是接近标准下的最大功率点电流7.2A上下波动；由图3.11前4s光照强度为1000W/m2,可知输出电压很是接近标准下的最大功率点电压78V上下波动。可知电压和电流都在标准参数范围内变动。由图3.12当光照强度在第4S时突变为800W/m2时输出功率由560 W变为405 W，在第8s时，光照强度突变为400 W/m2时输出功率变为270 W，从该图可知输出功率都有一定的波动；在占空比增量为0.001情况下，光伏电池输出功率基本达到稳定的时间大约为0.8s，跟踪时间比较长；图3.14所示，当光照强度在4s和8s突变时，光伏电池输出功率增量会出现尖峰；图3.15所示，IGBT开关控制占空比在[0.4 0.5]之间波动，即相匹配的的占空比就在此之间，可以知道在S=1000W/m2时占空比D=0.44，S=800W/m2时占空比D=0.47，S=400W/m2时占空比D=0.45。

（3）光伏电池表面温度T=[10 25 40],日照强度S=1000W/m2，占空比步长DD=0.001时仿真结果

图3.16 光伏电池输出电流

图3.17 光伏电池输出电压

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图3.18 光伏电池输出电压增量

图3.19 光伏电池输出功率

图3.20 光伏电池输出功率增量

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分析：由图3.16和3.17当电池温度升高时，电流上升而电压下降，符合图2.5描述的光伏电池特性。如图3.19 保持光照强度恒定，电池温度由10到40度，光伏电池输出功率几乎不变，实际上还是有稍微下降的趋势；从图3.20可见当在4s和8s时温度突变时，输出功率增量都有一个大的尖峰。

4.3 仿真结果的总结

该基于simulink的光伏电池最大功率点跟踪。当占空比步长为0.01时，输出功率稳态值为549.6W；当占空比步长为0.0055时，输出功率稳态值为558.5W；当占空比步长为0.001时，输出功率稳态值为560.3W。跟光伏电池标准期望功率561.6相比，最大的跟踪稳态误差大约为2.14%，表明利用扰动观察法能较好的实现了最大功率点的跟踪。总结上文，可知当占空比步长DD为0.001时,该系统在T=25℃,S=1000W/m2，调节时间为0.8s，稳态误差与其它相比最小。如图3.12，当环境中光照强度突变时，可以很好的跟踪到变化后的新的最大功率点，但是输出功率上下震荡比较大。

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5 结论

通过对以上的仿真结果进行综合分析，可知该模型基于boost电路并且利用扰动观察法跟踪光伏电池输出最大功率点的稳态误差为2.14%（在占空比步长为0.01到0.001范围内）。表明该仿真模型可以较好的跟踪到光伏电池的输出最大的功率点。又知光伏电池输出功率受光照强度的影响很大，而受电池温度影响较小。

本课题的创新点：（1）根据扰动观察法搭建控制器模块和模块中参数的设置；（2）IGBT驱动脉冲控制信号的产生，PWM模型及参数的设置；（3）通过对各个模块的连接和调试，再一次把个模块的参数匹配合理，最终能够有效的进行仿真，得到满意的结果。

需改进的方面：(1) 对于最大功率点的跟踪时间比较长，不利于系统的实时性，需对控制器的算法进行改进，来缩短跟踪的时间；（2）该模型不能有效的反应电池温度对光伏电池的影响，从图3.19可知输出功率几乎不变，与实际情况不是很符合。（3）本论文只是研究了占空比步长为0.01、0.0055、0.001，这三个取值的影响。要想获得一个最优的占空比步长，需进一步搭建模型。

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