光伏电池建模及MPPT控制策略_杨永恒

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光伏电池阵列模型的建立及其控制方法研究

光伏电池阵列模型的建立及其控制方法研究光伏电池阵列是利用太阳能发电的一种方法，它通过将大量光伏电池组合起来形成一个整体，在阳光充足的情况下可以产生大量电能。

因此，对于光伏电池阵列的模型建立和控制方法的研究有着非常重要的意义。

本文将介绍光伏电池阵列的模型建立和控制方法的研究进展。

光伏电池阵列模型的建立在建立光伏电池阵列的模型时，需要考虑多种因素。

首先是太阳光的强度和角度，这会影响到电池的输出功率。

其次是气候和天气因素，如温度、风速、湿度等，这些因素也会影响电池的输出功率。

最后则是光伏电池本身的特性，如开路电压、短路电流、光电转换效率等。

在建立模型时，通常采用MATLAB等工具进行仿真，模拟电池的输出功率。

对于光伏电池阵列而言，应该从单个电池开始，再逐步扩大到整个阵列。

在模型建立的过程中，需要考虑以下几个方面：1.光伏电池单元建模：建模的核心是光电转换方程式，即在不同强度、波长、角度、截止波长等条件下电池的光电效率。

2.光伏电池串、并联建模：按照一定的电路拓扑结构建立电池组模型。

3.阵列模块建模：按照一定的组合方式将电池串并联，形成光伏电池阵列模型。

4.建立模型后，进行仿真测试，比较实际阵列的输出参数与仿真计算的输出参数的误差情况，不断调整模型参数，使得模拟值与实际阵列输出相符。

光伏电池阵列控制方法的研究光伏电池阵列的控制包括两个方面：一是保证电池组的安全运行，二是使电池组输出功率最大化。

1.保证电池组安全运行保证电池组的安全运行的方法主要包括以下三个方面：（1）过渡保护：在电池组过渡时，需要增加快速保护手段，避免输出过电流等问题。

（2）短路保护：在电池组出现短路时，需要立即切断电源，防止变成火灾。

（3）防晒保护：在电池组长期暴露在高温、强光等环境下时，需要采取有效的措施，避免电池老化、减少功率损失。

2.使电池组输出功率最大化使电池组输出功率最大化需要考虑以下几个方面：（1）最大功率点跟踪(MPPT)算法：这是一种简单而有效的方法，可以实现电池组输出功率最大化。

基于光伏电池数学模型的改进MPPT数值控制方法

ＡｂｔａｔＴｉｐｐｒｉｔｏｕｅｎｉｒｖｄｎｍｅｃｌｏｔｌｍｅｈｄｆｒＭＰＴ，ａｍｉｇａｏｖｎｈｒｂｅｆｓｒｃ：ｈｓａｅｎｒｄｃｄａｍｐｏｅｕｒａｎｒｔｏｏＰｉｃｏｉｎｔｓｌｉｇｔｅｐｌｍｓｏｏ
ｒｄａｉ，ｔｍｐｒｔｒｎｔｅａｕａａｔｒ，ａｃｍｐｎｅｙｑａｒｔｎｅｐｌｔｎｔｔｃｈｘｍｕｐｗｅａｉｔｏｅｅａｕｅａｄｏｈｒｎｔｒｌｆｃｏｓｃｏａｉｄｂｕｄａｉｉｔｒｏａｉｏｒｋｔｅｍａｉｍｏｒｃｏａｐｉｔＵｉｇＭａｌｂＳｍｕｉｋｔｏｕｌＭＰＴｃｎｒｌｍｏｅｒＰｙｔｍ，ｔｅｒｓｌｎｉａｅｔａｈｒｐｓｄｏｎ．ｓｎｔ／ｉｌｏｌｔｂｉＰｏｔｄｌｆＶｓｓｅａｎｏｔｏｏｈｅｕｔｉｄｃｔｈｔｔｅｐｏｏｅｓｍｅｈｄｃｎｔｃｈＰｅｆｃｉｅｙ．ａｄｈｓｇｏｃｕａｙａｄｓａｉｔ．ｔｏａｒｋｔｅＭＰｆｔｌａｅｖｎａｏｄａｃｒｃｎｔｂｌｙｉ
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ＷＡＮＧＬ－ｉｇＺｉｎ，ＨＡＮＧＪａ —ｈｎｐｉｎｃｅｇ（ｅｔｆｌｃｃＥｇｅｒｇｏｔｈｎｌｔｃＰｗｒｎｅｓｙａｄｎ７０３ｈｎ）Ｄｐ．ｏｅｔｎｉｅｉ，ＮｒＣｉａＥｅｒｏｅｉｒｔ，Ｂｏｉ０１０，ＣｉａＥｒｉｎｎｈｃｉＵｖｉｇ

MPPT太阳能控制器的设计与实现的开题报告

MPPT太阳能控制器的设计与实现的开题报告一、选题的背景和意义随着现代化科技的发展，太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。

太阳能的利用不仅可以满足我们的生活需求，同时也可以降低污染，保护环境。

太阳能电池板（PV模块）是太阳能发电的核心设备。

在专业的储能系统中，MPPT（最大功率点跟踪器）控制器是太阳能电池板充电系统的重要组成部分，它能够对PV模块进行最大功率跟踪，提高光伏系统的发电效率。

因此，对于MPPT太阳能控制器的设计和实现有着重要的研究意义和实际应用价值。

二、研究目的和内容本文旨在设计和实现一种高效的MPPT太阳能控制器，主要包括以下内容：1.了解太阳能光伏系统的基本原理和MPPT控制器的原理；2.研究MPPT控制器的分类及其特点，比较各种控制器的优缺点；3.设计一种高效的MPPT太阳能控制器，实现太阳能光伏系统对太阳能的最大利用；4.对所设计的控制器进行仿真分析和实际实验验证。

通过以上研究，旨在提高太阳能的利用效率，为人们的生活和环境保护做出积极贡献。

三、论文的重要性和贡献本文主要的贡献在于：1.深入了解太阳能光伏系统的原理，通过对MPPT控制器的分类和特点的研究，为太阳能光伏系统的发展提供参考和支持；2.设计和实现了一种高效的MPPT太阳能控制器，为太阳能光伏系统的应用提供了更好的资源利用方案；3.通过仿真分析和实际实验验证，对所设计的控制器进行了准确的评估和测试，为太阳能光伏系统的实际应用提供了可靠的技术支持和参考。

四、论文的研究方法1.文献调研法：通过查阅相关文献，了解太阳能光伏系统的基本原理和MPPT控制器的分类及其特点；2.实验研究法：通过对已有的MPPT控制器进行实验测试，分析其优缺点，进而设计和实现一种更加高效的控制器；3.仿真分析法：通过软件仿真分析，评估所设计的控制器的性能和可靠性，提高其实际应用价值。

五、论文的预期结果通过以上研究，预期实现以下目标：1.掌握太阳能光伏系统的基本原理和MPPT控制器的分类及其特点；2.设计和实现一种高效的MPPT太阳能控制器，提高太阳能光伏系统的效率；3.通过仿真分析和实际实验测试，评价所设计的控制器的性能和可靠性，为太阳能光伏系统的实际应用提供参考和支持。

光伏电池建模以及MPPT仿真分析

光伏电池建模以及MPPT仿真分析刁明君【摘要】为更好地利用光伏电池,通过对光伏电池数学模型的分析,基于Matlab/Simulink仿真环境,用实际参数进行校验,建立了更加贴近实际的光伏电池仿真模型.为验证光伏电池模型的真实性,对不同光照强度、环境温度下的光伏电池输出特性进行了分析,提出了一种改进的扰动观察法来实现光伏电池的最大功率点跟踪,通过Simulink中的function模块来建模仿真,验证了模型建立的合理有效性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)007【总页数】3页(P30-32)【关键词】光伏电池;模型MPPT;扰动观察法【作者】刁明君【作者单位】青岛大学自动化与电气工程学院,山东青岛266071【正文语种】中文0 引言一次能源的使用越来越多，但是总量却是有限的，与此同时造成的环境污染问题也很严重，所以二次能源的开发与利用亟待快速发展。

光伏发电是一种清洁、安全、可靠的发电模式，是一个热门研究方向。

光伏发电的最大功率点跟踪是必须解决的问题，其中扰动观察法是实现MPPT的重要方法之一。

1 光伏电池的数学模型及输出特性1.1 光伏电池的数学模型太阳能电池表面由两种不同的材料组成，一种是P型区，空穴多，另一种是N型区，自由电子多。

当阳光照到电池板时，在两者的接触面就会形成一种特殊的薄膜，在太阳能提供能量下，会导致各个区域多子的漂移，来减少两个区域少子的浓度差。

这个过程持续下去，就能在两个区域之间产生一定的电动势，此时将两个区域如果短接的话，就能形成电流。

如图1所示，由基尔霍夫定律KCL、KVL可以得到光伏电池的输出电流I：图1 光伏电池等效电路模型设光伏电池在标准测试条件下（S＝1 000 W／m2，T＝25℃）的开路电压为Uoc，短路电流为Isc，最大功率点电压为Um，最大功率点电流为Im，结合工程实际，光伏电池的输出特性方程可表示为［1］：其中：采用的光伏电池是单晶硅类型时，工程上a、b、c的典型取值分别为0.0025℃－1、0.5 m2／W、0.00288℃－1。

光伏电池数学模型分析及MPPT控制仿真_郭长亮

光伏电池属于一类半导体器件，它是光伏发电系统的核心部分，能够将太阳能直接转化为电能供人类利用。目前，光伏电池最常用的材料是使用硅材料制成。硅半导体的 P-N 结具有光生伏打效应，即当太阳光照射到硅半导体时，其内部的电荷分布会发生状态变化而产生电流和电压的一种效应。太阳光照射在光伏电池板上时，使得 N 区聚集大量的电子，P 区聚集大量
模型。本文中只介绍一种工况中常用的光伏电池数学模型，参
照文献[6]对光伏电池厂家提供的参数进行修正，改进后的数
学模型修正方法：首先确定一般工况和标准测试环境下的光
照强度差值 DS 和温度差值 DT 如下：
?T ? T ? T ? K ,?S ? S ? S
(10)
式中：T 为光伏电池表面温度；S 为对应时刻的光照强度；温度
因为光伏电池板生产商提供的技术参数有限，在标准测
试模式下 (通常指光伏电池板表面温度 Tref=25 ℃，光照强度 Sref=1 000 W/m2)，进行一系列合理的近似假设：Rs 值远远小于
二极管正向导通时阻值，IL 近似等于短路电流 Isc；而 Ish 的数值
又远远小于光生电流 IL，所以(U+IRs)/Rsh 此项忽略掉；同理，把
的有效性。分析仿真结果表明，选用的光伏电池数学模型和改进变步长电导增量法能够符合工程应用场合。
关键词：光伏电池；新型数学模型；改进变步长；电导增量法；ＰＳＣＡＤ
中图分类号：ＴＭ９１４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１４）０９－１６４０－０４
Analysis on mathematic model of photovoltaic panels and
MPPT control simulation ÁGUO Chang-liang1, ZHANG Su-shuang2, LI Ming1, DU Hai-chao1

光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真概要

本科毕业设计（论文）光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真燕山大学2012年06月本科毕业设计（论文）光伏阵列MPPT控制方法的研究及仿真学院：里仁学院专业：电力系统及其自动化学生姓名：学号： 09120303指导教师：杨秋霞答辩日期： 2013.6.16燕山大学里仁学院毕业设计（论文）任务书摘要摘要随着当前世界不断的发展，化石能源短缺和其所带来的环境污染问题越来越严重，急需可再生能源的替代，目前世界各国都在发展新能源，用来减少对传统化石能源的依赖。

在这些可再生能源之中太阳能是其中不可获取的一部分，它有自己独特的广泛性和清洁性受到人们的青睐。

但是所开发的光伏电池输出功率容易受到光照强度和环境温度的影响，使其不能有效的讲电能传给负载由此问题便有了学术界对光伏电池最大功率点跟踪技术的研究，研究的最大公功率点跟踪技术方法有固定电压跟踪法、扰动观察法和导纳微增量发等。

本文是通过对目前光伏产业发展现状的研究，讲述光伏发电的基本原理和最大功率点跟中方法的控制方案。

首先是对光伏电池的数学模型，根据数学模型在Matlab软件中搭建仿真电路并得出仿真结果，验证其数学模型的正确性。

接着是对最大功率点跟踪方法的原理进行重点的讲解，特别是固定电压跟踪法、扰动观察法和导纳微增量法这几种常用的方法，比较他们的优缺点。

最后是对这几种方法用Matalab/Simulink搭建模型仿真并得出仿真结果。

关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；固定电压跟踪法；扰动观察法；导纳微增量法I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractWith the current world continues to develop, fossil energy shortage and environmental pollution problems they bring more and more serious, urgent need for renewable energy alternatives, the current world are developing new energy sources, to reduce dependence on traditional fossil fuels . Among these renewable energy sources in the solar energy is a part of which can not be obtained, it has its own unique breadth and cleanliness by people of all ages. But the development of the photovoltaic cell output power vulnerable to light intensity and ambient temperature, so that it can not effectively pass power load stresses, thus there will be some academic problems Photovoltaic Maximum Power Point Tracking technology research, research nominal maximum power point tracking method with a fixed voltage tracking method, perturbation and observation method and admittance micro-increments hair and so on. This is achieved by the current development status of the PV industry, about the basic principles and photovoltaic maximum power point with the method of control scheme. The first is the mathematical model of photovoltaic cells, according to the mathematical model built in Matlab software simulation circuit and the simulation results obtained to verify the correctness of the mathematical model. Followed on the maximum power point tracking method to explain the principle focus, in particular, fixed voltage tracking method, perturbation and observation method and the admittance of these types of micro-increment method commonly used methods, compare their advantages and disadvantages. Finally, these are several ways to use Matalab / Simulink to build simulation models and simulation results obtained.KeyWords: Photovoltaic cells；Maximum Power Point Tracking； Fixed voltage tracking method；Perturbation and observation method；Admittance micro incremental methodII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.2 国内外光伏发电产业现状 (3)1.2.1 国外光伏发电产业现状 (3)1.2.2 国内光伏发电产业现状 (4)1.3 光伏发电系统的原理 (5)1.4 本文主要研究内容 (6)第2章光伏阵列特性及数学模型 (7)2.1 光伏电池的工作原理 (7)2.2 光伏电池的等效电路 (8)2.3 光伏电池的性能参数 (9)2.3.1 短路电流 (9)2.3.2 开路电压 (10)2.4 光伏电池的伏安特性 (10)2.5 光伏电池的数学模型 (11)2.6 本章小结 (11)第3章光伏阵列最大功率点跟踪的策略 (16)3.1 最大功率点跟踪的原理 (16)3.2 常用的MPPT控制方法 (17)3.2.1 固定电压跟踪法 (17)3.2.2 扰动观察法法 (19)3.2.3 导纳微增量法 (21)3.3 本章小结 (23)第4章光伏阵列MPPT仿真与结果 (24)4.1 光伏阵列仿真结果 (24)4.2 最大功率点跟踪的仿真 (25)4.2.1 固定电压跟踪法的仿真与结果 (26)4.2.2 扰动观测法的仿真与结果 (27)4.2.3 导纳微增量法的仿真与结果 (28)4.2.4 三种MPPT算法的比较 (32)III4.3 本章小结 (33)结论 ····················································································································· 35 参考文献 ············································································································· 36 致谢 ····················································································································· 38 附录 (39)IV第1章绪论第1章绪论1.1 课题的背景与意义人类的文明发展离不开能源，能源是发展的基础，人类现在处于能源匮乏和使用其所带来的生态恶化的环境中，对新能源的开发尤为重要。

一种改进的光伏电池最大功率点跟踪控制方法

一种改进的光伏电池最大功率点跟踪控制方法
李雅梅;隋瑒
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2015(039)007
【摘要】为了能高效地利用太阳电池,需要对光伏电池进行最大功率点跟踪(MPPT),最终实现光伏电池的最大功率输出.根据增量电导法原理,提出了一种基于Boost电路占空比理论的改进的增量电导法,首先要将当前的输出功率计算出来,再将当前的输出功率P(k)与前一次存储的功率P(k-1)进行比较,从而控制Boost电路的占空比实现最大功率跟踪,能够使输出端的电压更平稳变化,以更好地跟踪太阳电池的最大功率点,提高太阳电池输出效率.
【总页数】3页(P1416-1418)
【作者】李雅梅;隋瑒
【作者单位】辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105
【正文语种】中文
【中图分类】TM914
【相关文献】
1.一种新型光伏电源最大功率点跟踪控制方法 [J], 潘雷;苏刚
2.基于改进电导增量法的光伏电池最大功率点跟踪研究 [J], 孙洪伟;贾明娜;王玮;咸日常
3.光伏电池最大功率点跟踪控制方法的对比研究及改进 [J], 王丽萍;张建成
4.基于改进扰动法的光伏电池最大功率点跟踪研究 [J], 曹冲;卢永杰;佘小莉;冯盼盼;胡华志;周鑫
5.一种改进的基于恒定电压法的光伏电池最大功率点跟踪方法 [J], 朱健;
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光伏电池非线性模型求解及MPPT研究

光伏电池非线性模型求解及MPPT 研究郭新军1，孔婉琦2，骆继明1，黄明明1（1.河南工程学院电气信息工程学院，河南郑州451191；2 河南牧业经济学院工程管理系，河南郑州450044）摘要：基于光伏电池组件的四个基本技术参数，提出了一种光伏电池组件数学模型参数精确计算方法。

开发了光伏阵列仿真模型，基于改进的扰动观察法实现光伏组件 MPPT 控制。

利用该模型分析了任意光照强度、环境温度下光伏组件的输出特性。

通过 MSX-60 光伏组件进行了仿真验证。

结果表明，所提出方法在求解参数时更为精准，与基于普通扰动观测法的控制策略比较分析表明，改进的扰动观察法有着较高的最大功率跟踪效率。

关键词：光伏发电；光伏阵列；扰动观察法；最大功率跟踪中图分类号：TM 615 文献标识码：A 文章编号：1002-087 X(2014)08-1478-04Photovoltaic array nonlinear model solution and MPPT researchGUO Xin-jun1, KONG Wan-qi2, LUO Ji-ming1, HUANG M ing-ming1(1.Electrical I nformation E ngineering D ep artment, H enan E ngineering C ollege, Zhengzhou Henan 451191, C hina; 2.Engineering C ontrolDepartment, H enan C ollege o f Animal H usbandry a nd E conomy, Zhengzhou H enan 450044, C hina)Ab st r ac t:An accu r a t e ca l cu l a t i on m e t ho d f o r m echan i sm m o d e l p a r a m e t e r s o f p ho t ovo l t a i c a rr a y w a s p r o p ose db ase d on i t s f ou r i nhe r en t t echno l o g y p a r a m e t e r s.S i m u l a t i on m o d e l o f p ho t ovo l t a ic a rr a y w a s e st a b li shed an d M PP T con tr o l w a s r ea li ze d b y i m p r ove d p e rt u r b a t i on an d o b se r va t i on (P&O)m e t ho d.The ou t p u t cha r ac t e r i st i c s o fp ho t ovo l t a i c a rr a y un d e r an y ill u m i na t i on i n t en si t y l eve l an d a m b i en t t e m p e r a t u r e w e r e ana l yze d b y t he m o d e l. Them o d e l w a s t e st e d b y M SX-60 p ho t ovo l t a i c a rr a y. The si m u l a t i on r esu l t s i n d i ca t e t ha t t he p r o p ose d m e t ho d i s m o r ep r ec i se d u r i n g ca l cu l a t i n g. The co m p a r i son an d ana l ysi s w i t h t he con tr o l st r a t e g y o f g ene r a l P&O m e t ho d sho w t ha tt he i m p r ove d P&O m e t ho d ha s h i g he r e ff i c i enc y f o r M PP T.Ke y w o r d s:p ho t ovo l t a i c p o w e r g ene r a t i o n;p ho t ovo l t a i c a rr a y;p e rt u r b a t i on an d o b se r va t i on m e t ho d;m a xi m u m p o w e r p o i n t tr ac k光伏发电将太阳光能转换成电能以供使用，被认为是最具有应用前景的新能源技术。

基于一种数学算法的光伏电池MPPT控制方法

在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池是最
率跟踪ＭＰＰＴ控制方法主要有电导增量法、固定基本的环节，若要提高整个系统的效率必须要提电压法、扰动观察法等。其中，现有的电导增量高太阳能电池的转换效率，使其输出功率为最大法相对复杂，跟踪精度最高且不会出现误判。固值。然而，太阳能光伏电池的Ｐ — Ｖ特性具有非线温度、日照强度）的定电压法变化时简单，容易实现，但是利用率不性，并且它随着外界环境（
负Hale Waihona Puke 载的影响。为了充分利用太阳能，最大程度地１改进的ＭＰＰＴ跟踪控制方法
提高光伏电池的转换效率，需采取措施对光伏发电系统的输出功率加以控制。目前常规的最大功
，
了一种新型的变步长电导增量法 — — 基于拉格朗
日中值定理的变步长电导增量法，通过判断功率
图１为一种新型光伏发电系统拓扑结构及其
ＰＴ控制部分主要由Ｂｏｏｓｔ升压斩波变化的方向，确定改变占空比的大小，从而快速控制方案，ＭＰ
项目（２０１１ＪＪ３１１８）。

基于光伏电池数学模型的MPPT算法的研究

仿真验证了其优越性。为光伏电池最大功率输出点跟踪的研究提供参考。关键词：数值方法；光伏发电；最大功率点跟踪；中图分类号：ＴＭ９１４．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ４８０１（２０１３）０５ — ０２７．０３
跟踪法（ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ，ＭＰＰＴ）。
根据光伏电池非线性输出特性，且其输出功
率受电池温度、光照强度等因素的影响。由于光
池边缘的露泄电阻等组成；咫为串联电阻，主要
Ｚ上Ｔ
ｈ
上
值约升
在一定的电池温度和光照强度下，光伏电池
可以工作在不同的输出电压，但只有工作在某一输出电压时，光伏电池的输出功率才能达到最大
图１光伏电池的等效电路
图１中，为光生电流，值正比于光伏电池的面积和入射光的辐照度，同时受电池温度的影响。一般情况下电池温度每升１ ℃，７８；为暗电流，即无光照下的硅型光伏电池由外电压作用下Ｐ～Ｎ结内流过的单向电流；Ｒ为旁路电阻，主要由电池表面污浊和半导体晶体缺陷引起的漏电流所对应的Ｐ．Ｎ结露泄电阻和电
２０１３年１０月
伏电池输出两端开路（也叶 ∞ ）时所测得的输出电压值，其值与入射光辐照度的对数成正比，与温度成反比。通过对光伏电池的等效电路进行分析，

一种改进的光伏发电系统MPPT控制方法

Ｆｇ．Ｉｉ４ｍｐｌｉｎａｉｎｏＰＰｕｉｇｃｎｔｔｖｌｇｌｏｉｍｅｔｔｏｆＭＴｓｎｏｓａｎｏｔｅａｇｒｔａｈｍ
该方法控制简单，易实现．容由仿真波形可以看出，其启动特性很好，动时间为００，照突变启．２Ｓ光后可以快速跟踪到最大功率点，但是精度比较低，只
间为００，照突变后，．５Ｓ光跟踪的速度比较慢，同时
出现一个大的波动，明出现了“ 判 ” 象，且说误现源自并稳态时出现振荡．
２３电导增量法．
该方法通过比较光伏阵列的瞬时电导和电导变化量来实现最大功率跟踪．据太阳电池输出特性根曲线Ｐ＝Ｕ可知，Ｉ在最大功率点处其斜率为零，即
ＤＴ＝Ｔｅｏ— ｆ；
＋一）；（。
２１固定电压法．
Ｄｕ＝一卢・ＤＴ—ＲＤＩ・；
（）８
上的最大功率点电压几乎为一定值，如果将输出电压控制在此值，太阳电池近似工作在最大功率点则处．仿真图形如图４所示：其
Ｐ＝Ｉ．Ｐｄ：Ｉ＋ＵＩｄ＝０。Ｉｄ＝一ＩＵ．Ｕｄ／Ｕｄ／Ｕｄ／Ｕ／
图６电导增量法实现ＭＰＴＰ
Ｆｉ．ＩｌｅａｉｆＭＰＰｕｉｏｄｃｉｉｙｇ６ｍｐｉｎｔｔｍｏｎｏＴｓｎｇｃｎｕｔｖｔｉｃｅｎｌｏｉｈｎｒｍｅｔａｇｒｔｍ

光伏电池阵列改进MPPT控制方法研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｉｍ— ｐｒｏｖｅｄｖａｒｉａｂｌｅｓｔｅｐｓｉｚｅａｎｄｐｏｗｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ．ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｉｘｅｄｓｔｅｐｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｄｏｗｈｉｃｈｅｘｉｓｔｅｄｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｎｄｆａｌｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｔｏａｃｈｉｅｖｅ
ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｇｒａｄｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｎｓｔｅａｄｏｆｏｐｔｉｍａｌｇｒａｄｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｓｉｎｇｏｗｅｐｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｔｈｄｏｏｆ

光伏发电系统最大功率点跟踪调节策略设计与实现

光伏发电系统最大功率点跟踪调节策略设计与实现光伏发电系统已成为当今可再生能源领域中最具发展潜力的技术之一。

然而，在实际应用中，光伏发电系统的效率存在一定的限制，其中一个重要的因素是光伏阵列与负载之间的电力匹配问题。

为了提高光伏发电系统的效率，研究人员提出了一种称为最大功率点跟踪（MPPT）技术的方法，进行光伏阵列与负载之间的电能转换效率优化。

光伏发电系统的最大功率点是指在给定的环境条件下，光伏电池阵列所能输出的最大功率。

而最大功率点跟踪则是通过调节光伏阵列的工作状态，使其实时输出与最大功率点相匹配的电压和电流，从而实现最大功率的获取。

在光伏发电系统中，最常用的MPPT技术包括开环和闭环控制两种方式，分别适用于单一光伏阵列和多光伏阵列系统。

开环控制是指根据光照强度、温度等环境参数，通过数学模型计算出光伏阵列的最大功率点。

闭环控制则是通过反馈控制器来实时监测光伏阵列的输出功率，并动态调节光伏阵列的工作状态，不断迭代寻找最大功率点。

基于开环控制的MPPT方法有很多种，其中最常用的是P&O（Perturb and Observe）算法。

P&O算法通过周期性扰动光伏阵列的工作电压或电流，观察输出功率的变化情况，并根据变化趋势不断调整工作状态，直到找到最大功率点。

该算法简单易实现，但受环境条件变化的影响较大，容易出现震荡现象。

为了克服P&O算法的缺点，研究人员提出了很多改进的MPPT算法，如模型预测控制（MPC）、人工神经网络（ANN）等。

这些算法通过建立更准确的数学模型或使用深度学习技术来预测光伏阵列的最大功率点，从而提高了MPPT的精确性和稳定性。

闭环控制的MPPT方法则是通过反馈控制器来实时调节光伏阵列的工作状态，使其输出功率始终保持在最大功率点附近。

闭环控制器一般包括传感器、执行器和控制算法三个部分。

传感器用于实时监测光伏阵列的工作状态，执行器用于调节阵列的工作状态，控制算法则根据传感器的数据和设定的最大功率点参考值，计算出控制量并输出给执行器。

基于神经网络的光伏系统MPPT控制算法设计

基于神经网络的光伏系统MPPT控制算法设计吕晨旭【摘要】提出一种基于人工神经网络(ANN)的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法.该算法通过扰动和观察(P&O)方法获得人工神经网络模型所需的参数,并分为离线和在线两种模式:离线模式通过测试神经网络参数,找到最佳的网络结构、激活函数和训练算法;在线模式实现优化人工神经网络以便应用于光伏系统.人工神经网络的输入变量为输出功率参数和电压参数,输出变量为归一化的增加或者减少占空比(+1或者-1).通过Matlab/Simulink模型对所提跟踪算法的性能进行测试验证,结果显示所提算法表现出良好的动态响应速度和稳态控制精度.%A maximum power point tracking (MPPT) control algorithm based on artificial neural network (ANN) is pro-posed. The algorithm can obtain the parameters needed by the ANN model by means of perturbation and observation (P&O) method. It includes the offline mode and online mode. The former mode can find the optimal network structure,activation func-tion and training algorithm by testing the neural network parameters. The latter mode can optimize the ANN,and apply it to the PV system. The input variables of the ANN are taken as the parameters of the output power and voltage,and the output variable is normalized as the increased or decreased duty ratio(+1 or -1). The performance of the proposed tracking algorithm is tested with Matlab/Simulink model for verification. The results show that the algorithm has perfect dynamic response speed and high steady-state control accuracy.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】5页(P132-135,140)【关键词】人工神经网络;扰动与观测算法;光伏电池模型;MPPT控制;离线模式;在线模式【作者】吕晨旭【作者单位】国网忻州供电公司,山西忻州 034000【正文语种】中文【中图分类】TN711-34;TP2730 引言目前，光伏（PV）能量转换系统已经成为最重要的可再生能源系统之一。

光伏电池和MPPT控制器的仿真模型

光伏电池和MPPT控制器的仿真模型
李洁; 刘蕴达
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2012(36)12
【摘要】分析了光伏电池的工程用数学模型,并在MATLAB环境下建立了光伏电池的仿真模型。

设计了最大功率点跟踪控制器的仿真模型,用来实现光伏电池的最大功率输出。

该控制器使用导纳增量法实现最大功率点跟踪。

在
MATLAB/SIMULINK环境下搭建光伏发电系统的仿真模型进行了仿真。

仿真结果表明,搭建的仿真模型能够准确地反映不同自然条件下光伏发电系统的特性与功能,可以用于光伏发电系统的仿真研究。

【总页数】4页(P1836-1839)
【作者】李洁; 刘蕴达
【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.光伏电池新型仿真模型及MPPT控制器的研究 [J], 高金辉;邢倩;马高峰
2.改进3点权位法的光伏电池MPPT控制器的应用研究 [J], 张毅;帕孜来·马合木提;徐立亮
3.实用光伏模块及MPPT Matlab仿真模型 [J], 杨宜凡;周玉荣
4.基于MPPT光伏路灯照明系统光伏充电仿真模型的设计 [J], 张志宏
5.基于PSCAD的光伏阵列和MPPT控制器的仿真模型 [J], 孙自勇;宇航;严干责;李军徽;陈葳
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光伏电池建模及MPPT控制综述

图1 光伏电池物理模型等效电路这种建模方式的特性可利用电路基础知识得出：（公式（1）中：表示光伏电池光生电流，表示二极管反向饱和电流，串联电阻主要影响最大功率，并联电阻主要由制造缺陷引起，以分流的形式造成功率损失，表示二极管理想因子（取值1≤≤2），是波尔兹曼常为光伏电池温度，为串联光伏单元个数。

如果能够采用精确的半导体参数进行建模，那么这个模型就可较为准确的模为修正系数，可以通过解公式（为短路电流，为开路电压，为最大功率电压（均为标准状况下参数）。

而以上这些参数厂家是向我们提供的，所以，这种建模方式省时省力，但是所有参数均是标准状况下的参数，无法充分仿真不同环境条件作用时，光伏电池的工作情况，于是我们需要一定的修正方法，查阅相关文献后，大致归纳为以下两种修正方法。

下公式：其中：式中，和分别表示参考太阳辐照强度和参考光伏电池板温度，一般取值为。

和分别表示参考光照强度下，电流和电压的温度变化系数。

为光伏电池模块串联电则通过求导取其极值时，得出：上式可以用牛顿迭代法进行迭代求出，即为最大功率点图2 扰动观测法流程图这种控制方式易于理解，需求测量的参数较少，控制简单。

但其实质是不断扰动输出电压，这必然会导致最终的工作点会在最大功率点左右振荡，且扰动步长越大，振荡幅度越大，这会引起一定的功率损失。

同时，当外界环境变化剧烈时，该方式还会产生“误判”的情况，基于这些缺点，改进型扰动观测法应运而生。

（2）改进型扰动观测法改进扰动观测法[6]正如其名，是对扰动观测法的改进。

下图为改进扰动观测法的流程图，方框中的部分即为改进部分，当光伏电池输出电压与光伏电池最大功率点电压的差的绝对值大于修扰动步长时，则使此时输出电压变为最大功率点电压。

这样考虑到了当外界环境变化较为剧烈时，传统的扰动观测法会导致电流或电压崩溃现象，从而产生误动作的情况。

而且，这种方法跟踪速度较传统的扰动观测法更快，功率损耗较小。

图3 改进型扰动观测法流程图（3）电导增量法电导增量法(Incremental Conductance, INC)是基于P-U 线，通过求导取极值点的思想进行工作的。

光伏并网发电系统中MPPT控制和实现过程

毕业论文作者：学号：学院：专业：电气工程及其自动化题目：光伏并网发电系统中MPPT控制和实现方法的研究指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)年月吉林摘要石油、煤炭、天然气、铀等资源短缺引发了光伏产业的大发展，能源替代形式的迫切性和环境保护的严峻性使得太阳能光伏发电技术倍受瞩目。

本文基于光伏模块直流物理模型，在Matlab仿真环境下，开发了光伏阵列通用仿真模型。

利用该模型，可以模拟任意太阳辐射强度、环境温度、光伏模块参数、光伏阵列串并联方式组合下的光伏阵列I-V特性。

此外，该模型还融合了光伏阵列的最大功率跟踪（MPPT）功能，可以用于光伏发电系统和风光复合发电系统的动态仿真。

关键词：光伏技术；太阳能电池；光伏阵列特性；最大功率点跟踪（MPPT）；Matlab 仿真AbstractShortage of resources such as oil, coal, natural gas and uraniumetc. had led to great development of photovoltaic industry, Great attention has been paid on solar energy. Photonology due to the stringnent need of alternative energy and the challenge of enviRonmental protection.A Versatile simulation model for phot ovoltaic array is developed based on the DC physical model of photovoltaic module under Matlab environment. By the model，the I-V characteristics of photovoltaic array with different binations can be simulated at any corresponding insolation level, ambient temperature and parameters of the photovoltaic module. In addition to that, the model includes the function of Maximum Power Point Tracking(MPPT) . It can be used in the dynamic simulation of photovoltaic systems and wind -solar hybrid systems.Key words:photovoltaic technology; solar cell;characteristic of photovoltaic array; MPPT; Matlab simulation目录摘要IAbstract III第1章绪论11.1 课题背景及研究的意义11.1.1 课题背景11.1.2 课题研究的意义11.2 光伏技术概述21.3 光伏产业现状与分析31.3.1 产能与市场分析31.3.2 产业链分析31.4 本文的研究内容4第2章太阳能光伏发电系统原理及组成52.1 太阳能光伏发电系统的工作原理52.2 太阳能光伏发电系统的组成5第3章光伏电池的基本原理和输出特性83.1 太阳电池基本原理83.1.1 半导体基础知识83.1.2 光伏效应153.2 几种太阳能电池163.2.1 单晶硅太阳电池163.2.2 新型高效单晶硅太阳电池193.2.3 多晶硅太阳电池213.2.4 非晶硅太阳电池23第4章带有MPPT功能的光伏阵列Matlab通用仿真模型254.1 光伏电池特性254.2 光伏阵列通用仿真模型304.2.1 光伏阵列数学模型304.2.2 光伏列阵最大功率跟踪数学模型314.2.3 光伏列阵Matlab通用仿真模型324.2.3 光伏列阵Matlab通用仿真模型在光伏并网系统中的应用35结论37参考文献38致39附录41第1章绪论1.1 课题背景及研究的意义1.1.1 课题背景目前人类的能源消费结构中，石油、煤炭、天然气、铀等矿物资源占到了人类能源供给量的80 %以上。

实用光伏电池建模及MPPT算法仿真

实用光伏电池建模及MPPT算法仿真作者：郭爽王丰贵来源：《现代电子技术》2014年第08期摘要：基于工程用光伏模块输出方程，利用Matlab/Simulink建立一个光伏电池实用仿真模型。

该模型可以模拟实际光伏模块在不同环境下的输出特性曲线。

在传统的电导增量法基础上利用计算得到的步长进行最大功率点跟踪，通过仿真结果表明在外界环境剧烈变化时改进的电导增量法可以快速跟踪光伏电池的最大功率点。

该文是在Matlab/Simulink中实现了梯度变步长电导增量法，且在此给出该算法的模型搭建图，并在保证仿真精度的情况下通过加入延迟模块解决了仿真中的代数环问题。

关键词：实用光伏模型；改进电导增量法； MPPT； Matlab仿真中图分类号： TN964⁃34 文献标识码： A文章编号： 1004⁃373X（2014）08⁃0148⁃03 Modeling of practical PV battery and simulation of MPPT algorithmGUO Shuang1，2， WANG Feng⁃gui1（1. Institute of Automation， Shandong Academy of Sciences， 250014， China；2. Department of Automation， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China）Abstract： Based on output equation of engineering PV module， a practical simulation model of PV cells was established by means of Matlab/Simulink. This model can simulate the output characteristic curves of practical PV module under different environments. The calculated step length is adopted to track maximum power point on the basis of the traditional incremental conductance method. The simulation results show that the maximum power point of photovoltaic cells can be fast tracked with the improved incremental conductance method as the external environment changes violently. The innovation of this paper is that the gradient variable step incremental conductance method is implemented in Matlab/Simulink， the simulation model diagram of the algorithm is presented in this paper， and the algebraic loop problem existing in simulation is solved by adding a delay module in the case of ensuring the precision.Keywords： practical PV model； improved incremental conductance； MPPT； Matlab simulation目前，光伏太阳能等新能源的开发和利用受到越来越多的关注。