基于电导增量法与模糊控制组合的MPPT技术研究

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基于电导增量法光伏MPPT控制策略的研究

基于电导增量法光伏MPPT控制策略的研究罗淅文;赵毅君;朱作滨【摘要】依照光伏电池的电气输出特征,运用等值电路创建光伏电池的数学模型,在MATLAB/Simu-link仿真环境中建立光伏阵列通用仿真模型,借助此模型仿真得到光伏电池在不同日照强度下、不同温度下输出特性曲线族P/V和U/I特性曲线.通过分析电导增量法,利用光伏电池模型对光伏阵列的最大功率进行跟踪,并利用simulink建立基于电导增量法的MPPT控制器,最后结合BOOST升压电路、MPPT控制器、PV建立matlab仿真分析MPPT实现情况.【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(029)002【总页数】5页(P25-29)【关键词】光伏电池;特性曲线;电导增量法;MPPT控制【作者】罗淅文;赵毅君;朱作滨【作者单位】湖南工程学院电气信息学院,湘潭 411104;湖南工程学院湖南省风电装备与电能变换协同创新中心,湘潭 411104;湖南工程学院风力发电机组及控制湖南省重点试验室,湘潭 411104;湖南工程学院电气信息学院,湘潭 411104;湖南工程学院湖南省风电装备与电能变换协同创新中心,湘潭 411104;湖南工程学院风力发电机组及控制湖南省重点试验室,湘潭 411104;湖南工程学院电气信息学院,湘潭411104【正文语种】中文【中图分类】TP1810 引言在太阳能光伏发电系统中，光伏电池的输出伏安特性曲线(V/I、P/V)为光伏发电系统设计的主要依据.其中，光线照射强度与温度为决定光伏电池输出特性的主要参变量.创建光伏电池阵列数学模型，经过MATLAB/Simulink仿真得到在不一样的光线照射强度、环境温度以及不同组合下光伏电池阵列的特性、负载能力与系统性能.为光伏系统工程设计与运用提供参照根据.在光伏发电系统里，光伏电池的利用率始终受到大众重视.它不但和光伏电池的特征相关，而且受到应用场所如辐亮度、载荷与温度等条件的干扰.在不一样的外部环境中，光伏电池能够运行于不一样且仅有的功率最大处.所以，针对光伏发电系统而言，应该找寻光伏电池的最佳运行工况，来最大程度的把光能转变成电能.因此关于光伏电池的最大功率追踪的研究是十分有意义的.1 光伏电池的等效模型的建立1.1 光伏电池等效电路[1]光伏电池事实上即是单个大面积的平面二极管PN结，其运行原理采取如图1所示的单二极管等值电路进行阐述.当中：RL代表的含义为光伏电池外部连接的载荷；IL为光伏电池的输出电流；I为光子在光伏电池中激发的电流；RS表示串联电阻；RSh代表并联电阻；IVD是经过PN结的总扩散电流.图1 光伏电池等效电路1.2 光伏电池数学模型[2]依照图1所呈现的光伏等值电路模型，可得到光伏电池的数学模型：(1)UOC=((T-25)Kv+1)UOCS(2)Vt=A(T+273)K/q(3)(4)(5)式中:q—电子的电荷，1.6*10-19C;K—波尔兹曼常数，1.38*10-23J/K;A—常数因子(取1～2)；I0—光伏电池无光照时饱和电流；Iph—光生电流；np—并联的光伏组件数；ns—串联的光伏组件数； Kt—短路电流温度系数；Kv—开路电压温度系数；RS—光伏模块串联电阻.2 光伏阵列Simulink仿真模型由于光伏模块生产厂家只为用户提供标准测试条件下的开路电压UOC、短路电流ISC、最大功率点输出功率Pm、最大功率点时的电流Im及最大功率点时的电压Um5个有限的产品参数.通过表1所示提供参数及上述光伏电池数学模型，建立仿真模型，如图1所示.simulink仿真模型封装成一个solar0，了解光伏电池在各种工况下的特性.表1 光伏电池在各种工况下的特性参数单位参数单位ISC9.47 Ans36UOCS22 Vnp1Pm125 WRs0.2Um13.8 VKt0.00037Im8.9 AKv-0.0034图2 光伏电池仿真模型3 光伏电池仿真结果与分析(1)相同温度、不同光照强度下光伏电池I-U、P-U曲线如图3、图4所示，T1=T2=T3=25 ℃,G1=800 W/m2，G2=1000 W/m2，G3=1200 W/m2.图3 不同光照下I-U特性曲线图4 不同光照下P-U特性曲线(2)相同光照强度下，不同温度下光伏电池P-U、I-U曲线如图5、图6所示，取G1=G2=G3=1200 W/m2；T1=25 ℃，T2=35 ℃,T3=45 ℃.图5 不同温度下P-U特性曲线图3、图4为维持光伏电池温度不发生变化，光伏阵列的输出随着辐亮度与载荷而改变的I-U与P-U曲线族.从此曲线族能够看到开路电压UOC随着辐亮度的改变并不明显，相反短路电流ISC就随着辐亮度存在显著的改变.P-U曲线里面的最大功率点Pm随着辐亮度的改变同样存在显著的改变.图6 不同温度下I-U特性曲线图5、图6为保持光照度不变，光伏电池随温度和负载变化的P-U与I-U曲线族.由该曲线族可以看到开路电压UOC线性地随温度变化，短路电流ISC随光伏阵列本体的温度有微弱的变化.最大功率点功率Pm随温度的变化也有很大的变化.综述，从特性曲线可以看出光伏电池随辐照度和温度变化的趋势，能够看到光伏电池不但不是恒流源，同样不是恒压源，相反却是非线性直流电源.由于光伏电池呈现非线性特征，理想状况下极度难以获得十分精准的光伏电池数学模型.所以，经过数学模型的及时求算进而关于光伏系统展开精确的MPPT控制是有一定难度的.4 电导增量法电导增量法[3，9]流程框图如图7所示，由光伏电池输出功率随着输出电压变动而改变的规律着手，推算得到系统运行点处在最大功率点的时候电导与电导变动率间的联系，从而给出对应的MPPT计算方法.依照光伏P-U特性曲线对dP/dU进行定量分析，考虑光伏电池的瞬时输出功率为P=IU两边对U求导，则当dP/dU=0时，光伏电池达到最大，那么真实计算时把dI/dU用ΔI/ΔU相似替代，那么采取电导增量法展开最大功率点跟踪判断的根据如下所示：最大功率点左边最大功率点最大功率点右边图7 电导增量法流程框图5 boost电路电导增量法MPPT仿真模型取T=50 ℃，在t=1～2 s之间，光照强度由1000 W/m2下降为800 W/m2，此时MPPT控制器跟踪PV输出最大功率P及在最大功率下对应的电流和电压波形，如图8所示.图8 boost电路MPPT仿真模型boost电路MPPT仿真结果及分析取T=50 ℃，在t=1～2 s之间，光照强度由1000 W/m2下降为800 W/m2，此时MPPT控制器跟踪PV输出最大功率P及在最大功率下对应的电流和电压波形，如图9所示.图9 MPPT跟踪最大功率及对应电压、电流值图10 boost升压电路后电流、电压值从波形可知，采用电导增量法的MPPT控制的平稳定较高.在外界环境参变量发生改变的时候，系统可以稳定的跟踪它的改变，而且和光伏电池的特征以及参变量没有关系.步长不变的电导增量法仍然存在震荡问题，有功率损耗.经过boost升压电路后，功率基本能达到平衡.采用电导增量法能够很好地对最大功率点进行跟踪.6 结论对太阳能光伏系统电池建模及仿真分析，能够很好的验证光伏阵列PV的P-U、I-U特性曲线，通过电导增量法的工作原理进行分析，建立其MMPT控制器，最后应用于boost电路中.通过建立仿真模型验证了电导增量法具有稳定的跟踪性能. 参考文献【相关文献】[1] Roger A Messager，Jerry Ventre. Photovoltaic Systems Engineering[M]. 2nd ed.CRC Press LLC,2004.[2] 王越，王念春，时斌.太阳能光伏阵列仿真模型的研究[J].电工电气，2009(10)：20-22+49.[3] Hussein K H, Mota I.Maxium Photovoltaic Powertracking：An Algorithm for Rapidly Changing Atmospheric Conditions[C].IEEE Proc. Generation Transmiss Distrib，1995：59-64.[4] 杭凤海，杨伟，朱文燕. 光伏系统MPPT扰动观测法分析与改进[J].电力系统保护与控制，2014，42(9)：110-114.[5] 高金辉，唐静.一种新型光伏系统最大功率跟踪算法研究[J].电力系统保护与控制，2011，39(23)：21-24.[6] 孙自勇，宇航，等. 基于PSCAD的光伏阵列和 MPPT控制器的仿真模型[J].电力系统保护与控制，2009，37(19)：61-64.[7] 徐维.并网光伏发电系统数学模型研究与分析[J].电力系统保护与控制，2010，38(10)：17-21.[8] 杨永恒，周克亮.光伏电池建模及MPPT控制控制策略[J].电工技术,2011,26(9): 33-39.[9] 周林，武剑，栗秋华，等.光伏阵列最大功率点跟踪控制方法综述[J],高电压技术，2008(6)：1145-1154.[10] 陈兴峰，曹志峰，许洪华，等.光伏发电的最大功率跟踪算法研究[J].可再生能源，2005(1)：8-11.[11] Xiao W, Danford W G, Palmer P R, et al. Application of Centered Differentiation and Steepest Descent to Maxium Power Point Tracking[J].IEEE Transactions on Idustrial Electronics，2007，54(5):2539-2549.[12] 张兴.太阳能光伏并网发电及其逆变控制[M].北京：机械工业出版社，2010.[13] 赵为.太阳能光伏发电系统的研究[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文，2003.。

基于模糊控制的MPPT控制系统研究

Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 91【关键词】光伏发电系统 MPPT 模糊控制目前，全球范围内能源问题和传统能源的大量使用所引起的环境问题严峻，开发利用新能源是全人类面临的共同课题。

光伏发电以其清洁、可再生的独特优势得到人们青睐，被越来越多的应用于电力、通信、交通等各个领域。

最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking ，MPPT ）控制技术比起传统的基于模糊控制的MPPT 控制系统研究文/朱佳伟王伟李晓文戚维春PWM 光伏发电控制技术，成本更低，效率更高，因此成为提高光伏发电效率的有效方法。

MPPT 旨在输出功率实时追踪光伏电池的最大功率点，各种控制方法被不断地提出并实践，如恒定电压控制法(Constant V oltage Tracking ，CVT)、扰动观测法(Perturbation and Observation Method ，P&O)、导纳增量法(Incremental Conductance ，INC)等。

本文利用光伏电池输出特性，研究并设计了一种基于模糊控制思想的MPPT 光伏发电系统。

充分发挥模糊控制方法处理被控对象为非线性且精确的数学模型难以得到情况时的优越性，使系统能够更快的跟踪并且无振荡的稳定在最大功率点处，实现光伏电池输出功率最大化，从而提高光能利用率。

1 独立光伏发电系统原理1.1 光伏电池光伏电池基于光伏效应制作而成，半导体表面在太阳光的照射下，光子能量被吸收，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电子——空穴对，实现光能到电能的转变。

实际工程应用中，光伏电池一般用如图1所示电路进行等效。

在理想情况下，旁路电阻R sh 无穷大，串联电阻R s 为0，得到如下关系式：（1）其中：I ph 为光生电流，I o 为反向饱和电流，K 为玻尔兹曼常数，A 为二极管理想因子，T 为绝对温度，q 为电子电荷量，U 为光伏电池输出电压，I 为光伏电池输出电流。

基于增量电导法的光伏系统典型MPPT分析

基于增量电导法的光伏系统典型MPPT分析摘要：太阳能光伏组件是非稳定电源，为有效利用太阳能，必须对其进行最大功率点跟踪(MPPT)。

该文分析了光伏发电MPPT原理，提出一种基于占空比扰动的MPPT控制方法，在Matlab中建立增量电导法仿真模型，仿真结果显示该方法能实现最大功率点跟踪，并且增量电导法性能要明显优于扰动观察法，但其硬件要求高。

关键词：光伏发电MPPT原理最大功率点跟踪增量电导法太阳能是理想的清洁能源,太阳能发电具有无污染、无噪声、无需燃料能源等优点,现已广泛应用于各种蓄电池充电系统、家电、卫星等领域。

但太阳能发电投资成本较高,发电效率较低,这是制约太阳能发电产业发展的主要瓶颈[1-2]。

目前,在工程实践中是通过对太阳能光伏发电最大功率点的跟踪来提高光伏发电系统的发电效率的。

常用的最大功率点跟踪方法有恒压控制法、扰动观察法和电导增量法等[3]。

作者在“基于扰动观察法的光伏系统典型MPPT分析”基础上，分析了光伏电池的工作机理和仿真模型,用电导增量法进行光伏系统典型MPPT分析，并进行了相关仿真实验。

1 光伏阵列MPPT原理光伏组件的输出存在着功率最大点，在特定的温度和光照条件下，组件能否工作在最大功率点取决于组件所接负载。

光伏发电系统中，光伏阵列和负载之间多采用ＰＷＭ脉冲控制的DC/DC变换器，主要原因是调节ＰＷＭ脉冲的占空比Ｄ可以调节变换器的输入/输出关系，实现阻抗匹配，从而实现光伏阵列的ＭＰＰＴ控制。

如图1所示为光伏阵列的Ｐ-Ｄ特性曲线，其中P为光伏系统输出功率，D为DC-DC变换器开关管PWM信号占空比，并且当dP/dD=0时，输出功率达到最大。

通过扰动占空比Ｄ来获得输出功率Ｐ的变化方向[4]。

当光伏阵列与负载之间接Boost变换器时，如果负载为纯电阻，变换器效率为100％，忽略变换器电感自身电阻的情况下，Boost变换器的等效输入阻抗为R’= RL×(1-D)2 (1)式中：RL为负载阻抗；R’为Ｂoost变换器等效输入阻抗，D为Boost开关管PWM占空比。

基于改进电导增量法MPPT控制仿真研究

图6(b)中环境温度变化情况为：t=0时，T=25 ℃；t=1 s时，T=40 ℃；t=2 s时，T=30 ℃；t=3 s时，T=20 ℃；t=4 s时，T=5 ℃。从中可以看出：当负载较小时，随着温度的不断变化，光伏电池输出最大功率满足不了输出端电压为48 V时负载所需功率，输出端电压会随之变化，不能稳定在48 V；但负载功率均为不同条件下光伏电池所能输出的最大功率。
基于改进电导增量法MPPT控制仿真研究
摘要：基于光伏电池典型单二极管等效电路，建立了数学模型。在MATLAB仿真环境下，开发了可以模拟任意光照强度、环境温度和电池参数的光伏电池通用仿真模型，在基于改进电导增量法的MPPT控制方法的基础上搭建了独立光伏系统，并在环境因素和负载变化的不同条件下进行了仿真，检验了最大功率跟踪控制策略的效果以及系统独立供电的合理性与可行性。
基于此，本文采用改进的电导增量法和0进行比较即可，其控制流程。
根据上述控制策略在MATLAB中搭建控制模型，。光伏MPPT最大功率控制模型中，控制系统首先对光伏电池输出电压和电流进行采样，经过运算得出P、U，然后将两个值的乘积经过增益然后延迟得出差值，经过与给定波形值相比较产生PWM控制信号，控制开关管的通断，通过DC/DC变换电路控制光伏电池的输出电压为最大功率点电压，来实现最大功率点跟踪。
关键词：光伏；MPPT控制；电导增量法；MATLAB仿真
近年来，随着微电网的发展和普及，小容量分布式微电源控制研究受到广泛关注[1]，尤以光伏居多。但大多数文献研究内容主要集中在两方面：一是对光伏电池本身进行数学建模和输出特性受环境因素影响的仿真分析，如文献[2]和[3]；二是对某一种MPPT控制方法的仿真研究或多种方法的比较，如文献[4]和[5]。而对整个独立光伏系统供电稳定性受环境因素变化和负载突变的影响研究偏少。

基于模糊控制的光伏发电系统MPPT技术研究

目前比较常见的 MP PT 方法有: 恒定电压法 ( CVT ) 、扰动观察法( P& O) 、占空比扰动法( DRP) 、电导增量法( IncCond) 以及模糊逻辑法( F L ) 和最优梯度法( O G ) 等[ 1] . 本文介绍一种基于模糊逻辑控制的 MP PT 方法, 通过 M at lab/ Simulink 组件搭建光伏发电系统的仿真模型, 其中包含光伏阵列 ( PV Panel) 、带模糊逻辑功能的最大功率点跟踪控制器 ( M PPT w ith F uzzy L og ic Cont ro ller ) 、控制占空比的脉冲宽度调制 ( P WM ) 以及 DC/ DC 升压转换
PB
[ 3. 8, 6, 10]
NB
[ - 10, - 6, - 4]
NM
[ - 6, - 4, - 2. 5]
NS
[ - 4, - 2. 5, - 1. 2]
D uty Cy cle
NO
[ - 2, - 0. 7, 0. 01]
tr imf
PO
[ - 0. 01, 0. 7, 2]
PS
[ 1. 2, 2. 5, 4]
NS
NS
PS P M P M N S NS
NS
N O PS PS PS N S NS
NS
PO N S N S N S PS P S
PS
PS
N S N S N S PM PM
PS
P M N S N S N S PB PB
PM
PB N S N S N S PB PB
PB
模糊规则表所表达的信息是: If E is x , and Ec is y , t hen U is z, 也就是在特定的误差和误差变化的情况下对输出值的调整. 这种根据规则表来进行研判的模糊逻辑方法就是查表法. 表中大多数规则是离线制定, 制定后再通过在线实验观察, 对规则表进行进一步的修正.

光伏发电系统MPPT控制算法的研究

光伏发电系统MPPT控制算法的研究摘要：社会和科学技术的快速发展离不开能源，传统能源（如石油、煤炭等）已经不能满足人类日益增长的物质需要，急需寻求新型的可再生绿色能源来弥补或者代替传统能源。

太阳能是一种新兴的可再生绿色能源，太阳能光伏发电系统是一种以太阳能为主要能源的新型发电系统，此系统可以与电网系统直接连接并网运行，但是其输出特性不仅与负载有关，而且还受外部环境的影响。

因此，为了提高光伏系统的光电转换效率，对太阳能光伏最大功率点跟踪控制技术（MPPT）进行研究是非常重要的。

本文着重分析目前常用的几种MPPT控制算法。

关键词：光伏发电；MPPT；输出特性；电导增量法；扰动观察法；引言：在正常工作情况下，随着光强、温度、天气等外界环境参数变化，光伏电池的输出特性也会随之变化，呈现出非线性特征。

为了充分发挥光伏电池的效用，希望光伏电池能够总是工作在最大功率点附近。

理论上，根据电路原理，当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时，光伏电池的输出功率最大，可见光伏电池的MPPT过程实际上就是基于光伏电池输出阻抗和负载阻抗等值匹配的过程。

由于光伏电池的输出阻抗受环境因素的影响，因此如果能通过控制方法实现对负载阻抗的实时调节，并使其跟踪光伏电池的输出阻抗，就可以实现光伏电池的MPPT控制。

一、光伏电池工作原理光伏电池是一种将太阳能转换成电能的光电器件，一般由半导体材料构成，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。

它们的发电原理基本相同，均是以PN 结的光伏效应作为理论机理。

当光照射在半导体PN结上时，一部分太阳光被光伏电池所吸收，在半导体中将会激发出价电子，产生大量的光生电子-空穴对，这被称为内光电效应。

半导体中电子-空穴对在内电场的作用下，光生电子往半导体的 N区靠拢，空穴往半导体的P 区靠拢，这样就在半导体器件两端产生一个由P 区指向N 区的电场，该电场的方向和内电场的方向相反，所以将会抵消掉一部分，余下的电场使半导体材料的P 区带正电，N区带负电，这样就在半导体上产生电动势，这种现象就称为光生伏特效应，简称光伏效应。

基于模糊控制的MPPT控制系统研究

基于模糊控制的MPPT控制系统研究作者：朱佳伟王伟李晓文戚维春来源：《电子技术与软件工程》2018年第15期摘要通过研究光伏电池输出特性和光伏系统最大功率点追踪技术原理，提出了一种基于模糊控制算法的MPPT控制系统，并对该系统的硬件电路和控制算法进行了设计，同时搭建了控制系统仿真模型和原理样机.在此基础上，验证了模糊控制算法在光伏发电系统MPPT方面的正确性和可行性，结果表明系统具有较好的鲁棒性且动态性能良好【关键词】光伏发电系统 MPPT 模糊控制目前，全球范围内能源问题和传统能源的大量使用所引起的环境问题严峻，开发利用新能源是全人类面临的共同课题。

光伏发电以其清洁、可再生的独特优势得到人们青睐，被越来越多的应用于电力、通信、交通等各个领域。

最大功率点跟踪（Maximum PowerPoint Tracking，MPPT）控制技术比起传统的PWM光伏发电控制技术，成本更低，效率更高，因此成为提高光伏发电效率的有效方法。

MPPT旨在输出功率实时追踪光伏电池的最大功率点，各种控制方法被不断地提出并实践，如恒定电压控制法（Constant VoltageTracking，CVT）、扰动观测法（Perturbationand Observation Method，P&O）、导纳增量法（Incremental Conductance，INC）等。

本文利用光伏电池输出特性，研究并设计了一种基于模糊控制思想的MPPT光伏发电系统。

实际工程应用中，光伏电池一般用如图1所示电路进行等效。

基于模糊PI控制与电导增量法的光伏MPPT跟踪技术

ＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＭＰＰＴＴｒａｃｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＰＩ
ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＣｏｎｄｕｃｔａｎｃｅＩｎｃｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ
ＬＩＡｎｇꎬＬＩＹｉｎ￣ｋｅꎬＬＩＵＷｅｎ￣ｆｅｎｇ
( ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｎｚｈｏｎｇ７２３００１ꎬＣｈｉｎａ)
图１光伏电池等效电路模型
根据基尔霍夫定律ꎬ可以得到:
侧ꎬ功率随着电压的增大几乎呈线性增长ꎻ当工作点
运行到最大功率点右侧时ꎬ开路电压大于最大功率
点电压ꎬ电流迅速下降ꎻ在点 ( Ｕｍ ꎬＰｍ ) 传输效率最
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« 电气开关» (２０２２. Ｎｏ. ６)
电压ꎻＵｍ为等效模型的最大功率点电压ꎻＣ１、Ｃ２表示
修正系数ꎮ
故可得光伏电池的输出功率模型如下:
Ｕ
Ｐ( Ｕ) ＝ＵＩｓｃ [ １－Ｃ１ ( ｅＣ２Ｕｏｃ－１ ) ]
(７)
太阳能电池的数学模型的输出特性曲线如图２
所示ꎮ 由图２可以看出ꎬ在最大功率点( Ｕｍ ꎬＰｍ ) 左
化处理时ꎬ可以忽略并联电阻Ｒｓｈ对整个系统的影
响ꎬ最终公式(４) 可以化简为:
Ｉ＝Ｉｐｈ－Ｉｓ [ ｅ
ｑ( Ｕ＋ＩＲＳ)
ＡｋＴ
－１]
(５)
在标准条件( 日照强度１０００Ｗ / ｍ ꎬ温度２５℃ )
２
下ꎬ光伏电池简化数学模型可以表示为:
ìï Ｉ＝Ｉ { １－Ｃ [ ｅＣ２ＵＵｏｃ－１ ] }

基于变步长电导增量法MPPT的研究

基于变步长电导增量法MPPT的研究【摘要】光伏电池的输出功率与太阳辐射和环境温度变化，若不加以控制，将不会以最大功率输出。

本文提出了一种变步长电导增量法，在光伏发电系统实现最大功率点跟踪。

应用MATLAB建立光伏电池板的最大功率点跟踪变步长电导增量法的仿真模型并仿真。

仿真结果表明，变步长电导增量法跟踪最大功率点效果良好，相比传统电导增量法，减弱了最大功率点附近振荡的情况，适合于快速变化的环境条件，具有良好的动态和稳态特性。

【关键词】光伏发电；最大功率点跟踪；电导增量法；变步长Abstract：The power available at the output of photovoltaic cells keeps changing with solar insolation and ambient temperature.If the power output of photovoltaic cells is not well controlled，it will not work at the maximum point.This paper presents a variable step size incremental conductance method for tracking maximum power point in photovoltaic power systems.In this paper，simulation model of photovoltaic system’s maximum power point tracking（MPPT）is developed in the MATLAB software.The results of simulation show this control algorithm significantly improves the efficiency during the tracking phase.As compared to the tradition algorithm about MPPT in photovoltaic power systems.It is especially suitable for fast changing environmental conditions.It reduces the oscillation around the maximum power point with good dynamic and steady-state characteristics.Key words：photovoltaic power；MPPT；incremental conductance；variable step size1.引言由于传统化石燃料的稀缺性和对环境的不利影响，太阳能光伏发电系统变得越来越受欢迎，太阳能的好处是可重复使用、可持续，并不会产生任何污染。

基于模糊控制法的光伏发电MPPT研究综述

基于模糊控制法的光伏发电MPPT研究综述作者：梁钊健李彦璋敖翔黄恒敬张克歌来源：《中国科技纵横》2018年第18期摘要：在光伏系统最大功率点跟踪技术中，模糊算法的应用很多。

文章就模糊控制法在光伏发电MPPT领域上的应用进行了分类和总结，介绍了常规的模糊控制法，模糊算法与扰动观察法、电导增量法、神经网络法、粒子群算法等方法的配合应用，以及模糊算法在更复杂的光伏电池非对称模型下和局部遮挡情况下的应用。

最后总结部分对模糊控制法的进一步应用进行了展望。

关键词：光伏发电；最大功率点跟踪；模糊控制；非对称；局部遮挡中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0179-02根据光伏电池的特性，光照强度和电池结温的变化与光伏阵列的输出功率有非线性关系，在特定条件下存在着唯一最大功率输出点（MPP）。

在实际环境中，光照强度总是不断变化，光伏电池应根据不同光照强度获得最大功率以实现发电量的最大化。

1 MPPT原理不同光照强度和不同电池结温下某光伏阵列的输出特性曲线。

作为一种非线性的直流电源，光伏电池会根据不同的光照辐射强度和电池结温度呈现不同的输出电压和输出电流。

显然，在一定辐照和温度下，我们总能找到一组电流电压的组合使光伏阵列的输出功率最大，即找到最大功率点（MPP）。

最大功率点跟踪技术就是通过利用调节变换电路占空比等方法调节电压，从而使光伏阵列在动态的光照强度和电池结温条件下实现输出功率最大化或近似最大化的技术。

2 模糊控制法2.1 基于扰动观察法或占空比扰动法的常规模糊控制法由于基于P&O法或占空比扰动法的模糊控制法[1]应用较广、提出时间较早且原理较简单，本文把这种方法称为常规模糊控制法。

这种方法根据模糊算法确定扰动步长，当功率差值较大时，采用较大步长追踪；当功率差值较小时，采用小步长进行搜索。

常规模糊控制法可兼顾追踪速度和精度，呈现良好的稳态性；环境突然改变造成最大功率点偏移的情况下，模糊控制器也能实现追踪，动态性良好。

基于新型电导增量法的MPPT控制策略

输出电压为：
Ｕ＝ＩＬＲＬ（２）
量法和纹波相关控制法等。电导增量பைடு நூலகம்法是常用
的一种ＭＰＰＴ控制算法，为了实现系统开机过程中和光照强度发生较大变化时能够快速跟踪又不会
力下发展国内经济，要求我们寻求一种可再生的清洁能源来替代一次能源。因此，研究太阳能发电、
风力发电等环保型发电新技术，以在世界范围内得到迅速发展，其中太阳能发电技术以其独特的优势受到人们的青睐。近十年来世界光伏产业在各个
由于光伏效应，太阳光照射到太阳能电池板上之后会产生一定的电流，。，根据太阳能电池的等效
模型，由图１得
ｌ｝
国家的大力支持下得到迅速地发展，与此同时大量
的国内外学者对太阳能发电技术进行了深入的研究。由于光伏阵列的输出是非线性变化的，因此我
大，可以得到图２所示的太阳能电池板的输出特性
４Ｏ２０
科
学
技
术
与
工
程
１３卷
曲线。曲线上的每一点都为工作点，与工作点对应的横坐标为太阳能电池板的工作电压、纵坐标为太
应向着电压增大的方向进行变化；而当ｄＩ／ｄＵ＜

基于电导增量法和优化恒定电压法的光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)算

因为P=U·I，当系统运行在最大功率点处时有
dP = d (U ⋅ I ) =I +U ⋅ dI =0
dU dU
dU
dI = I/U>0时，则系统运行在最大功率点左侧；若dI/dU+I/U<0时，则系统运行在最大功率点右侧。当dI/dU+I/U=0时，系统运行在最大功率点处。设Un、 In为光伏系统当前时刻的电压、电流值，Ub、Ib为上一时刻的电压、电流值，电导增量法的控制流程见图4。特别需要注意的是，因为公式中dU不能为0，当dU=0时，流程暂不处理，直接跳转。
当温度一定时，光伏系统最大功率点处的电压Um基本稳定在某一个电压值附近，见图5。Um与Uoc呈近似线性关系，表达式为 Um = kUoc ， k 为比例常数，一般情况下取 0.76。当输出电压为Um时，系统基本可以运行在最大功率点附近。
图3 光伏组件输出功率曲线
IR = IL − ID − Ish
=
I
L
q
−I0[e KT
(UR + IR RS
)
−1]
−
UR
+ IR RS Rsh
令IR=0时，输出开路电压Uoc表达式为：
= U oc
KT ln( IL +1) q I0
根据上述公式，我们可以得出光伏组件的V-A特性曲
线，见图2。
图2 光伏组件V-A特性曲线从图2可以得出，组件的转换效率为：
Scientific research and information 科研与信息
基于电导增量法和优化恒定电压法的光伏系统最大
功率点跟踪（MPPT）算法改进研究
韦存海，杜春宝（国家电投集团东方新能源股份有限公司，石家庄 050000）

基于模糊PI控制与电导增量法的光伏MPPT跟踪技术

基于模糊PI控制与电导增量法的光伏MPPT跟踪技术
李昂;李音柯;刘文锋
【期刊名称】《电气开关》
【年(卷),期】2022(60)6
【摘要】为了解决光伏MPPT算法跟踪速度和精度的问题,针对传统输出电导增量法所产生的系统振荡和误判等问题,提出一个改进型的控制算法。

通过将单模糊控制和电导增量法相结合的混合计算,能够使工作地点离最大输出功率点更接近,从而减少了在最大功率点时容易振荡的问题。

通过分析系统光伏电池的工作特点,从而建立了光伏电池输出功率的数学模型,并进一步在Matlab/simulink环境下建立了仿真模型,经过对单模糊控制定步长电导增量法与单模糊控制变步长电导增量法的比较,结果表明所提出的方法能够增强了系统追踪的稳定性,从而减小了系统振荡所带来的电能损失,并在日照强度变化时也可以较快地追踪到最大功率点。

【总页数】6页(P19-24)
【作者】李昂;李音柯;刘文锋
【作者单位】陕西理工大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.基于电导增量法和优化恒定电压法的光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)算法改进研究
2.基于改进电导增量法的光伏MPPT控制
3.基于扰动观察法及电导增量法的
光伏MPPT控制研究4.基于电导增量法的MPPT光伏发电仿真控制研究5.基于电导增量法的光伏MPPT控制仿真分析
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太阳能作为一种可再生的清洁能源，随着近年来受重视程度的Ｅｔ益提高和投资成本的逐年下降，其发展前景愈发广阔．但是光伏电池输出特性受天气因素影响大、光电转换效率低，这些缺点一直制约着光伏产业的快速发展．因此，为了提高光电转换效率，研究光伏发电系统的最大功率点跟踪ＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒ
第３１卷第１期２０１３年３月
江苏师范大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
大功率点，提升了系统总体性能，具有良好的动态和稳态特性．
关键词：最大功率点跟踪；电导增量法；模糊控制
中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ文章编号：２０９５ — ４２９８（２０１３）Ｏ１ — ００４８ — ０５
ＢａｉＣｈｕ，ＳｏｎｇＢｏ，ＺｏｕＤｅｘｕａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｓｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１
Ｍａｒ．，２０１３
基于电导增量法与模糊控制组合的ＭＰＰＴ技术研究
白春艳，王飞，宋博，邹德旋
（江苏师范大学电气工程及自动化学院，江苏徐州２２１１１６）
ＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）具有重要意义．
ｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｔｈｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ；ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ
ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＭＰＰＴｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｃｅｌｌｃｈａｒａｃｔｅ “ｓｔｉｃｓ，ａｎｄｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅａｎｄｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｗｏａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆＭＰＰＴｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｍａｋｅｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａ — ｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｔｒａｃｋｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｙｓｔｅｍｐｅｒ —
摘要：通过对光伏电池特性的分析以及对电导增量法和模糊控制技术两种最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）方法的研究，提出了组合两种算法的ＭＰＰＴ技术．仿真结果和实验数据均表明，组合算法能使光伏发电系统快速、准确地跟踪最