太阳能光伏发电最大功率跟踪系统研究

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第4 2卷第 8期20 0 8年 8月

电力电子技术Po rEl cr nis we e to c

Vo . 1 42,No8 . Aug t 20 us . 08

太阳能光伏发电最大功率跟踪系统研究何薇薇，杨金明( .山火炬职业技术学院，东中山 1中广 5 8 3; .南理工大学，东广州 2 4 6 2华广 509 ) 10 0

摘要：对太阳能光伏发电系统中的最大功率跟踪问题，出了一种基于 A R单片机控制的新方案。系统运用三重针提 V B ot CD os D/ C变换器对光伏电池输出功率进行有效调节，用最优梯度控制算法搜索最大功率点。对该系统进行了 采 Maa/iuik仿真， t bSm l l n并在硬件电路的基础上进行了试验。结果表明，系统能较快地跟踪太阳能的最大功率 .具该并

有较高的跟踪精度关键词：阳能发电：换器/大功率跟踪太变最中图分类号：M6 5 T 4 T 1; M 6文献标识码： A文章编号：0 0 10 2 0 ) 8 0 3— 3 10— 0 X(0 8 0— 0 0 0

Re e r h o o o o t i a i u we i a k ng Sy t m s a c n Ph t v la c M x m m Po r Po ntTr c i seHE W e— e i i.YA w NG i— n Jn mig (.h nsa o eh ia C l g, hnsa 2 4 6 C ia 1 oghnTmhTc n l ol e Z oghn5 8 3, hn; Z c e

2S u hn nvri c nl y u nzo 16 0 C ia . t C i U i syo T h oo,G agh u5 04, hn ) oh a e tf e g A s a tA nw shm spooe o h h t o a ai u o e o tt c ig ( P T ss m, hc s b t c: e c e e i rpsdfrte p o vl i m xm m pw rpi r k r o tc n a n M P ) yt w i i e hcnr l yaA R mi oot lr ae nt h ytm ue he l sB ot C D ovr r oe c n yajs ot l d b V c cnr l— sdu iT ess sstrepi os D— C cne e f i t dut oe

r oeb . e e t t i elo t u o e ft e s se O t lg a in t o su e r s a c i g ma i m o e o n . h d li e td b up tp w ro h y tm. p i r d e tme h d i s d f e r h n xmu p w r p i t e mo e s tse y ma o T u ig Ma lb S mu ik s f r a d t e t s h s b e o e o h a wa eT e r s h h w h tt e s s m a r c h sn t/ i l o t e, n h e t a e n d n n t e h r r . h e u s s o t a h y t c n t k t e a n wa e ama i u p we itef ci ey a d a c ae y xm m o rpon fe tv l n c ur tl .

Ke wo d: oa n ry g n rto y r s s lre e g e e ain;c n e e ma i m o e o n r c ig o v r r/ x mu p w rp itt k n t a

F u d t nP oetS p ot yN t nl aua S i c on ai N .0 3 00 o n ai rjc:u pr db ai a N trl c n eF u dt n( o 5 4 4 ) o e o e o 6

1引言 太阳能具有无污染、噪音及维护简单的优点，无 在解决航天飞行器及无电网地区的用电问题上更显其独特的优势。太阳能发电与气候条件有关，但光伏电池的输出特性受外界环境的影响大，温度和光照

换器的占空比。调节光伏电池的输出电压，达到实现光伏电池最大功率跟踪的目的。

2光伏电池的工作特性光伏电池的输出特性方程为：

辐射强度的变化均可导致输出特性发生较大的变化；另外。伏电通常需要配备储能装置，且其安光而装费用高。电效率较低，发已成为限制其发展的主要因素之一。

,一{[ (I]} - x UR __, e+s1 L p c )

( 1 )

式中：。,U分别为光伏电池的输出电压和输出电流；为光伏 A电池板特性常数；为暗饱和电流；为光伏电池的表面温度； , r K为玻尔兹曼常数；为电池的并联电阻；光伏电池的串 R R为联电阻；

q为单位电荷；c光电流，1 + (- 5] 0;,为 L,= c K。 2 )M10 T k 短路电流；为短路电流温度系数；为 K。 A为辐射强度。

通过电力电子技术和控制技术实现太阳能光伏发电的最大功率点跟踪 ( P )是提高光伏发电系 MP T,统发电量、降低发电成本，而广泛推广光伏发电技进术的有效措施。目前已研究出多种方法，常用的有扰

图 1出一定温度和光强下光伏电池的，曲示 _

线。实直线为负载电阻线，曲线为等功率线。虚

动观察法 (&O)电导增量法 (N )]者的算法 P和 ICt z。前结构简单，检测参数少，用较普遍，在最大功率应但点时。扰动较大；者的算法扰动较小，其后但较为复杂 .跟踪过程需花费相当长的时间去执行 A D转/换.这会给微处理器实施控制带来相当大的困难。 针对太阳能阵列的特点，采用最优梯度法，光将伏电池板和 MP T控制系统作为一个整体，直接根 P据光伏电池的输出功率及电压变化来控制 B ot os变基金项目：家自然基金重点项目( 0 3 0 0)国 6544 定稿日期：0 8 0— 0 2 0 - 3 1,

只为光伏电池的最大功率点；

,为光伏电池运行于 P时的电压和电流 m m

图 1一定温度和光强下，曲线 _

由图可知 .当只考虑光伏电池时，最大功率运其行点为 P (,m。将光伏电池通过变换器与负载 m,)若 连接。工作点则由负载限定。当负载不可调节时，其 光伏电池运行在点，点的输出功率小于最大功该

作者简介：薇薇 (9 4 )何 1 8一，女，广西钦州人，士研究硕生。研究方向为电力电子技术。

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太阳能光佚发电最大功率跟踪系统研究

率点 ( P的输出功率。当负载可调节时，过单片 MP )通

机检测光伏电池的输出电压和电流，并计算光伏电池输出功率，根据 d d调整 B ot换器的占 d U os变空比.节光伏电池的输出电压，而将负载电压调调进节至处 .负载功率从点移到点。而 B点与使光伏电池的 MP P在同…条等功率线上，时光伏电此池的输出功率最大。图

2 p U曲线 -

3三重 B o t换器分析 os变在光伏发电系统中，变换器除了进行电压变换外.还可进行功率调节。将 B ot os变换器引入光伏电池阵列的输出回路，根据光伏电池阵列的输出功率及电压的变化鼍，调节开关管的占窄比，而使光伏从电池阵列工作于 MP I。 在大功率光伏发电 MP T系统中，若采用单重 P B ot电路 .其开关器件的电流应力较大，入电 os则输

MP F控制算法如图 3所示。通过单片机检测 F光伏电池当前时刻的电压和电流并计算功率,

再与前一时刻的电压，。行比较，~进比较结果

决定电压及 D的变化方向。 ( Pd>当 d/U) 0时，系统运行在 MP P左边 .光伏电池输出电压增大而 D减小； 当 ( Hd< d U) 0时，统运行在 MP系 P右边，伏电池光电压输出减小而 D增大； (Pd ) O时，统运行当 a/8=系在 MP。根据图 2的 P曲线，: P -有=

流的谐波也大 .因此该控制方案中采用三重 B ot os 电路 (图 5,电路在提高系统容量的同时可有见 )该效减小输入电流的谐波含鼙，重互差 1 0。变换兰 2。器的输入输出电压关系取决于占空比 D,重 B ot三 os 变换器的输入电压在 0 之间变化，~只要光伏电池具有合适的开路电压，通过改变 B ot换器 os变的 D就能找到与光伏电池 MP P对应的值。

㈩=

㈩:Pk ek) (- 1 ) ( -

() 5

4最优梯度法最优梯度法是一种以梯度法『基础的多维无 4 I为约束最优化数值计算法 .其基本思想是选取目标函

数的『梯度方向作为每步达代的搜索方向 .且逐步/ !逼近函数的最小值。于光伏发电系统，对应选择正梯度方向，且逐步逼近函数的最大值。如图 2所示，光伏电池 P特性曲线为一非线性函数 .而 MP T法 - P图 3最优梯度算法流程图

5仿真和实验结果分析根据光伏电池的数学模型[在 Ma a/i uik 5 1 . t bsm l l n环境中建立了具有 MP T功能的光伏电池阵列仿真 P …… 此处隐藏：6285字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……