太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨
太阳能电池系统中的MPPT算法研究与比较分析
太阳能电池系统中的MPPT算法研究与比较分析太阳能电池系统中的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）算法是一种重要的关键技术，用于提高太阳能电池组的发电效率。
在太阳能电池组中，由于存在温度和光照强度等因素的变化，太阳能电池组的输出电压和电流也在不断变化，而太阳能电池的输出功率是电压和电流的乘积，所以需要实时跟踪太阳能电池组的最大输出功率点，以确保太阳能电池组能够以最高效率工作。
目前常用的MPPT算法有众多种类，本文将对几种常见的MPPT算法进行研究与比较分析。
1. 常数加压步进变化（Constant Voltage Incremental Change，CVIC）算法CVIC算法是一种较为简单的MPPT算法，其原理是设定一个初始电压，通过改变电压的大小来搜索最大功率点。
具体步骤如下：首先确定一个初始电压值，在该电压下测量太阳能电池组的输出功率；然后根据当前输出功率与上一次测量功率的比较结果，调整电压值并重新测量功率；不断迭代，直到找到最大功率点。
CVIC算法的优点是实现简单，可以在较短的时间内找到最大功率点，但其缺点是其迭代速度较慢，不适用于功率变化较快的系统。
2. 全局定位（Global Maximum Power Point , GMPP）算法GMPP算法是一种基于搜索的MPPT算法，其原理是基于整个工作范围内最大功率点的特点，通过搜索寻找全局最大功率点。
具体步骤如下：首先检测输入电压和电流，并计算对应的输入功率；然后增加或减少输入功率，再次测量电流和功率，并计算新的输入功率；通过比较两次输入功率的大小，选择功率较大的一侧作为新的搜索方向，不断迭代，直到找到全局最大功率点。
GMPP算法的优点是可以找到全局最大功率点，适用于功率变化较快的系统，但其缺点是速度较慢，对计算资源要求较高。
3. 增量（Incremental Conductance, INC）算法INC算法是一种基于导数变化的MPPT算法，其原理是通过计算导数的变化来确定最大功率点。
太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
I(mA)
曲线1 曲线2
负载1
A1
A2 B1
负载2 B2
O
U(mV)
➢最大功率点A1→最大功率点B1 (条件：将系统负载特性由负载1改为负载2)
➢最大功率点B1→最大功率点A1
(条件：将系PPT技术的基本原理和性能检测方法
由上述公式推导，可得系统运行点与最大功率点的判据如下：
① G+dG>0，则UPV<UMPP，需要适当增大参考电压来达到最大
功率点；
② G+dG<0，则UPV>UMPP， 300
250
需要适当减小参考电压来达 200
输出功率（W）
到最大功率点；
150
100
③ G+dG=0，则UPV=UMPP， 50
0
由此可得
IPV dIPV G dG 0 UPV dUPV
式中，G为输出特性曲线的电导；dG为电导G的增量。由
于增量dUPV和dIPV可以分别用ΔUPV和ΔIPV来近似代替，可得：
dUPV t2 UPV t2 UPV t2 UPV t1 dIPV t2 IPV t2 IPV t2 IPV t1
dPPV 0 dU PV
最大功率点
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
此时系统正工作在最大功率 点处；
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 输出电压（V）
常用的最大功率点跟踪算法
光伏电池仿真模型设计
仿真结果
由此可见，光伏发电系统中的MPPT控制策略，就是先根 据实时检测光伏电池的输出功率，再经过一定的控制算法预测 当前工况下光伏电池可能的最大功率输出点，最后通过改变当 前的阻抗或电压、电流等电量等方式来满足最大功率输出的要 求。
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究1光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究随着能源危机日益加剧，人们开始逐渐关注非化石能源的开发和利用。
光伏发电系统作为一种新兴的能源利用方式，具有环保、可持续发展等优点，并且在短时间内日益得到了快速发展。
然而，光伏发电系统本身存在着输出波动大、稳定性差等问题，最大功率跟踪控制成为了实现光伏发电系统的高效利用的重要控制手段。
最大功率跟踪控制方法是指在各种光照条件下，通过调节光伏电池阻抗，使得光伏电池输出功率达到最大。
该方法可保证光伏发电系统的最大工作效率，提高光伏发电系统的性能指标。
目前，在光伏发电系统最大功率跟踪控制方法中，较为常用的有基于传统控制方法的PID控制算法、基于传统控制方法的模糊控制算法以及基于人工智能的控制方法。
PID控制算法是目前工业应用最广泛的一种控制方法，其优点是简单易行、可靠性高。
但是，在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，PID控制算法的缺点也很明显，即对系统参数不确定和非线性时效应响应较差。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制方法，具有较强的适应性和鲁棒性，能够在一定程度上解决光伏发电系统非线性和不确定性问题。
但是，模糊控制算法的不足之处也很明显，即控制逻辑复杂、难以优化、且受控精度较低。
人工智能控制方法是目前最受关注的一种控制方法，其通过模拟人类智慧的思维方式来完成系统控制。
在光伏发电系统最大功率跟踪控制中，人工智能控制方法能够很好地解决非线性和不确定性问题，并且具有很高的精度和操控性。
但是，人工智能控制方法的缺点也很明显，即需要耗费大量时间和成本来完成系统学习和训练，以及容易出现过拟合和欠拟合现象。
综上所述，最大功率跟踪控制是光伏发电系统高效利用的重要手段。
通过不同的控制方法，在解决非线性和不确定性问题的同时，还能够提高光伏发电系统的性能指标。
随着科技的不断发展，相信控制方法的研究也将不断更新，为光伏发电系统的发展贡献更多的力量在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，不同的智能控制方法具有各自的优缺点。
06光伏系统最大功率跟踪
最大功率点跟踪原理的研究和常用方法一、太阳能电池输出特性在一定光照强度和环境温度下，当电池负载电阻由零变化到无穷大时，可得出太阳能电池输出特性曲线，如图2-2 所示。
曲线上任意一点的横坐标称作工作电压，可以对应的在纵坐标找到工作电流和功率。
当负载电阻调节到某一值时，可以找到太阳能电池的最大功率点，对应此点电压叫做最大功率点电压Um ，电流叫做最大功率点电流Im ，功率叫做最大功率点功率P m 。
由图可以明显看出，在一定电压范围内，当电压缓慢增加时，电流几乎保持不变，当电压增加到某一值时，电流迅速下降为零。
所以说，在一定电压范围内，太阳能电池可看作是一恒流源，当电压达到某一值时，又可以看作是恒压源。
但从整体来看，太阳能电池是一个非恒压源也非恒流源的非线性直流电源。
输出功率是一单峰曲线，它随着工作电压不断增大达到最大功率点P m ，然后再不断减小为零。
因此找到最大功率点电压Um ，是获得最大输出功率的关键。
(1) 光照强度的影响经研究表明，太阳能电池输出I-V 特性和输出P-V 特性直接受到光照强度的影响，在参考温度下，太阳能电池在不同光照强度条件下的特性曲线如图2-3 和2-4 所示：图2-3 光强变化下的I-V 特性曲线图2-4 光强变化下的P-V 特性曲线由图2-3 可以看出在参考温度下，随着太阳能光照强度的减小，太阳能电池板输出电流迅速减小，而输出电压变化却比较平缓几乎不变，说明光照强度对太阳能电池输出电流的影响比较大，对输出电压影响比较小。
由图2-4 可以看出，在参考温度下，随着光照强度的不断减小，太阳能电池板的输出功率也在减小，说明输出功率与光照强度方向相同。
(2) 环境温度的影响环境温度也会对太阳能电池板输出I-V 特性和输出P-V 特性产生影响，在参考光照强度下，太阳能电池板在不断变化的环境温度下的特性曲线如图2-5 和2-6 所示：图2-5 温度变化下的I-V 特性曲线图2-6 温度变化下的P-V 特性曲线由图2-5 可以看出在参考光照强度下，随着温度的变化，太阳能电池板输出电压波动比较大，输出电流波动较小，随着温度的增加，输出电流几乎不变，而输出电压在明显减小。
光伏发电最大功率跟踪技术研究
摘要： 对太 阳能 电池 的工作原 理及工作特性进行 介绍 ， 详细 分析太 阳能 电池工作 的等效 电路和数学模型 ； 介绍 了几 种最 大 功率点跟踪 的控制方法 ；分析光伏 并 网逆 变器 的控 制 目
示负荷 电阻； ， 表示负荷电流； 表示负荷 电压 。 Ｖ
标， 研究 其控制 策略 ， 并设计 了基于Ｓ ＷＭ的电压／ Ｐ 电流 型并
光生伏打效应 。所谓光生伏打效应 ， 就是当物体受 到光照时， 物体内的电荷分布状态发生变化而产生 电动势和电流 的一种效应。当太阳光或其他光照射
半导 体 Ｐ Ｎ 时 ， —结 就会 在Ｐ Ｎ 的两 边 出现 电压 ， —结 一
ｃ ｎｒｌｏ ｉｃｉｅ ｏ ｈ ｇｉ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｐ ｏｏ ｏｔｉ ｎ ｅｔｒ ｏ ｔｏ ｂ ｅｔ ｆ ｔｅ ｒ ｖ ｄ— ｏ ｎ ｃｅ ｈ ｔｖ ｌ ｃ ｖ ｒｅ ａ ｉ
以减少对煤炭 、 石油等传统能源的依赖 。太阳能是 当前世界上最有前景 、 最清洁 、 最现实 、 大规模开发
利 用 的可 再 生 能 源 之一 ｌ３ 太 阳能 光 伏 利 用 受 到 ｌ１ ＿。
世 界 各 国 的普 遍关 注 ， 太 阳 能光 伏并 网发 电是 太 而
般称之为光生电压 ， — 结短路时就会产生电流 ， 使Ｐ Ｎ 这种现象就是著名 的光生伏打效应 。
光伏发电最大功率点追踪算法
光伏发电最大功率点追踪算法光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术。
在光伏发电系统中，为了提高系统的能量转换效率，需要对光伏电池阵列进行最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）。
光伏发电最大功率点追踪算法可以帮助我们找到电池阵列工作时能够输出最大功率的电压和电流组合。
在本文中，我们将深入探讨光伏发电最大功率点追踪算法的原理、常见的算法类型以及算法的应用。
通过了解这些内容，我们可以更好地理解光伏发电系统的优化以及如何选择合适的MPPT算法。
首先，让我们来了解光伏发电最大功率点追踪算法的原理。
光伏电池的输出特性曲线显示了在不同电压和电流下的功率输出情况。
该曲线通常呈现出一个“倒U”型，即存在一个最大功率点。
光伏发电最大功率点追踪算法的目标就是寻找到这个最大功率点，并调整系统工作点使得光伏电池能够输出最大功率。
常见的光伏发电最大功率点追踪算法可以分为模拟算法和数字算法两种类型。
模拟算法包括传统的开环算法和闭环算法。
开环算法根据光强和温度等环境因素预先设定一个工作点，以此来调整电压和电流。
闭环算法则是根据实时的光强和电压进行反馈调节，以追踪最大功率点。
常见的闭环算法有Perturb and Observe算法和Incremental Conductance算法。
这些算法通过不断调整工作点，使得系统能够在不同光照条件下实现最优的能量转换效率。
除了模拟算法，数字算法也被广泛应用于光伏发电最大功率点追踪。
数字算法通过使用微控制器或数字信号处理器等设备，根据电池阵列当前的电压和电流等参数计算出最大功率点，并调整系统的工作点。
常见的数字算法有P&O算法、IC算法、Hill-Climbing算法等。
这些算法通过快速的运算和调整能够更精确地实现最大功率点追踪。
光伏发电最大功率点追踪算法在实际应用中具有重要意义。
通过采用合适的算法，光伏发电系统可以在不同的光照条件下实现高效的能量转换。
基于LabVIEW太阳能电池最大功率点跟踪研究
（ ． ｕｈ ｅｔ ｉ ｔ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ，Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ３ ， ｈｎ ； ． ｍ ｓ ｋＰ ｌ ｅ ｈ ｉ ， ｉ ａ ｏｅ５ ９ ５ ； １ ｏ ｔｗ ｓ Ｊ ｏ ｎ ｎｖ ｓ ｙ ｈ ｎ ｄ １０ １ Ｃ ｉ ２Ｔ ａ ｅ ｏ ｔ ｎ Ｓｎ ｐ ｒ ２ ７ ７ Ｓ ａ ｏ ｅｉ ａ ｅ ｙｃ ｃ ｇ ３ ａ ｙ ｅ ｈ ｏ ｇｃｌＵ ｉ ｒ ｔ ， ｉｇｐ ｒ ６ ９ ９ ） ． ｎ ｃ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅｓ ｙ Ｓｎ ａ ｏｅ ３ ７ ８ Ｎ ｍｇ ｏ ａ ｖ ｉ
阳 能的利用 率 ，对 太 阳能 电池 板 的最 大功 率点跟 踪
ｍ ｍ ｐ ｗ ｒ ｏ ｄｔ ｎ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ｎ ｌｃ ｏ ｉ ｌ ｄ ａｅｕ ｅ ｐｅ ｅ ｔ ｈ ａ ｉ ｕ ｏ ｅ ｏｎ ｔ ｃ ｉｇ Ｍ Ｐ ｕ ｏ ｅ ｃｎ ｉ ｏ ， ａ Ｖ Ｅ ａ ｄｅｅ ｔ ｎｃ ｏ ｒ ｓｄ ｔ ｉ ｌ ｎ ｅｍ ｘｍ ｍ ｐ ｗ ｒ ｉｔ ｒ ｋ （ Ｐ Ｔ）ｏ ｉ ｒ —ａ ｏｍ ｍ ｔ ｐ ａ ｎ ｆ
Ｐ ｄ ｌ ａ ｅ ｉ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ａｙ ｉａ ｄ ｌｏ ｉ ｃ ｎ ｓ ｌ ｒｃ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｅ ｐ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ Ｖ ｍｏ ｕ ｅ ｓ Ｖ ｍｏ ｕ ｅ ｂ ｓ ｄ Ｏｌ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｌｔ ｌｍｏ ｅ ｆ ｓ ｉｏ ｏ ａ ｅｌ ｎ ｈ ｎ — ｅ ｋ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｆ Ｐ ｄ ｌ ’ ｃ ｌ ｓｃ ｐ ｗ ｒｏ ｔ ｕ ． ｈ ｅ ａ ｔ ｏ ｉ ｓ ｌｔ ｎ，ｈ ａ ＶＩ ｏ ｅ ｕ ｐ ｔ ｔ ｅ ｋ ｙ ｐ ｒ ｆｔ ｓ ｏｕ ｉ ｔ ｅ ｌｂ ＥＷ ｏｔ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ａ ｑ ｉ ｎ ｔｒ ａ ａ ｔ ｅ ｌｃ ｒ ｎｃ ｌ ａ Ａｓ ｓ ｈ ｏ ｓｆ ｗａ ｅ ｉ ｓ ｄ ｔ ｃ ｕ ｒ ａ ｄ ｓｏ ｅ ｄ ｔ ， ｎ ｅ ｅ ｔｏ ｉ—ｏ ｄ ｅ ｈ ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｔ ｉ ｌｍｅ ｔ ｈ Ｐｒ ｈ ｓｍｅｈ ｄ ｉ ｓａ ｌ ．ｅｉ ｂｅ ａ ｄ ｅ ｃｅ ｔ ｓ ｏ ｔｏｌ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ＭＰ ｒ ． ｉ ｅ ｔ Ｔ ｔ ｏ ｓ ｔｂ ｅ ｒ ｌ ｌ ｎ ｆ ｉｎ ． ａ ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｔｖ ｈ ｉ ｂ ｔ ｒ ｙ ｒ ｓ ｐ ｏｏ ｏ ａｃ ａ ｔ ｙ；ｍａ ｉ ｍ ｏ ｒｐ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｇ ｏ ｔ ｌ ｅ ｘ ｍｕ ｐ ｗｅ ｏ ｎ ａ ｋ ｎ ；ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ
太阳能最大功率跟踪技术研究
摘 要 ： 对太 阳能的功率特性 ， 出 了最 大功 率跟 踪 的方法 ， 针 提 同时分析 了几种 方法的特 点 ， 明了最 大功率跟 踪技术 证
的 可行 性 。
关 键 词 ： 阳 能 ； 大 功 率 跟 踪 ； 扰 观 察 法 ； 量 电 导 法 太 最 微 增 中 图 分 类 号 ： Ｎ７ ２ Ｔ ０ 文 献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２３ ９ （ ０ ８ ０ —２ ５０ １ ７ —１８ ２ ０ ） ３０ ８ —２
３ 最 大 功 率 跟 踪 的 理 论 基 础
分 析 图 ３所 示 的 线 性 电 路 ：
里 引 入 一 个 参 考 电 压 Ｖ Ｆ， 进 行 比 较 后 ， 解 参 考 电 压 ， 肛 当 调 使 之 逐 渐 接 近 最 大 功 率 点 的 电 压 。 在 调 节 太 阳 能 电 池 工 作
外 界 环 境 的 变 化 是 随 机 的 ， — Ｖ 曲 线 是 多 条 漂 移 未 知 的 曲 Ｐ
并与前一个状 态进行 比较 ， 而 调节 。 进
线 ， 能 通 过 一 个 固定 的传 递 函 数 确 定 最 大 功 率 点 ， 了保 不 为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具 体 方 法 是 ： 测 量 太 阳 能 电 池 第 ｉ 刻 的 电 压 和 先 时
Ｐ 图 １中 ， 线 １的 温 度 最 低 ， 曲 曲线 ３的 温 度 最 高 。 图 ２ ４ １ 微 扰 观 察 法 （ ＆Ｏ 法 ） ． 微扰观察法 实质是 引入一个 小 的变化 ， 后进 行观 察 ， 然 中 ， 线 １的 光 强 最 弱 ， 线 ３的 光 强 最 强 。 可 以看 到 ， 于 曲 曲 由
１ 引 言
节 约 能 源 ， 护 环 境 已 经 成 为 人 类 可 持 续 发 展 的 必 要 保 条 件 。人 们 的 注 意 力 正 转 向 再 生 能 源 的 利 用 和 开 发 。 其
光伏发电最大功率点跟踪原理及分析
光伏发电最大功率点跟踪原理及分析3.2. 1 光伏发电最大功率点跟踪控制原理从光伏电池的特点中可以看出，它的输出电压与输出电流表现为非线性，而且输出功率 伴随光照强度的改变而变化 。
但是，总是有一最佳电压值，使太阳能电池在一定的条件下能 输出最大功率。
由戴维南定理得知，在特定的日照强度及气温情况下，太阳能电池阵列可表 示为电流源和电阻串联而成的等效电路，在负载电阻与等效内阻相等的情况下，此等效电路 出力最大[46] 。
此时，太阳能电池的输出量一定为最大功率。
3.2.2 部分遮蔽光伏系统的输出特性光伏电池在有部分被遮蔽的情况下时，会导致这些部分所受光辐照度降低 。
所以在此种 情况下的光伏电池输出特性曲线会产生较大波动，其输出特性曲线上有若干个极值点[47] 。
在 此背景下，常规最大功率点跟踪控制算法无法准确的跟踪到整条曲线的最大功率点，而是会 处于一种局部最优的情况[48] 。
下图 3-4 为光伏电池的输出特性曲线，其中曲线 A 表示光伏电 池受光均匀， 曲线 B 表示光伏电池部分被遮蔽。
7350 A 6300 A 2502003 150B2100 1 0 00 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70U /V U /V不同条件下光伏电池的输出特性图由上图可知，在光照强度均匀的条件下，曲线 A 波动稳定，并且仅有一个极值点，这样 传统最大功率点跟踪控制算法就会轻松的将此点作为全局极值点， 以此来完成最大功率点跟 踪 。
但是在光照强度不均匀的条件下，曲线 B 进行了不稳定50 B 5 4波动，整段曲线上出现了两个极值点，传统最大功率点跟踪控制算法无法准确地区分出哪一个极值点为全局极值点，对接下来的工作造成一定的不便。
3.2.3 常见光伏发电最大功率点跟踪控制方法（1）恒定电压法恒压跟踪法直接忽略了温度对其的影响。
当光照强度不同时，装置工作的最大功率点电压大小接近，可选固定电压值。
太阳能发电系统中的最大功率点跟踪技术
太阳能发电系统中的最大功率点跟踪技术在太阳能发电系统中，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）技术是一项重要的研究课题。
太阳能电池的输出电压与环境光强、温度等因素有关，而发电系统的效率取决于电池输出的最大功率。
因此，为了最大限度地提高太阳能发电系统的效率，确保高效率的能量转换和系统的长期稳定运行，MPPT技术应运而生。
MPPT技术是通过对太阳能电池组进行电压和电流的调整，使得系统工作在太阳能电池的最大功率点处。
太阳能电池的输出功率与其电流和电压的乘积有关，即P=I*V。
在太阳能电池的I-V特性曲线中，最大功率点是该曲线上功率最大的点，实现这个点上的功率输出是MPPT算法的核心目标。
MPPT技术的核心思想是实时监测、计算和跟踪太阳能电池组的工作状态，以调整电压和电流，使得系统工作在最大功率点处。
为了实现MPPT技术，研究人员提出了许多方法和算法，常见的有Incremental Resistance（增量电阻法）、Perturbation & Observation（扰动观察法）和模糊控制法等。
增量电阻法是最早提出的一种MPPT方法，该方法通过对太阳能电池组的电压进行微小变化，并测量此时太阳能电池的输出功率变化，根据增量功率与增量电阻之间的关系判断最大功率点位置。
虽然该方法原理简单，但在快速变化的工况下，其响应速度较慢。
扰动观察法是另一种常见的MPPT方法，该方法通过逐步增加或减少太阳能电池的工作点电压，并观察功率的变化情况，根据功率变化趋势确定最大功率点位置。
该方法相对于增量电阻法有着更快的响应速度和更高的精度，但在光照强度变化剧烈的环境下，可能无法快速找到最大功率点。
除了上述两种方法外，模糊控制法也广泛应用于MPPT技术中。
模糊控制利用模糊逻辑推理来实现对电池组的电压和电流进行调整，以使得系统电池工作在最大功率点处。
该方法通过建立模糊控制规则和输入输出模糊化来实现MPPT功能，并具有较好的适应性和鲁棒性。
光伏发电系统的最大功率点追踪控制方法探讨
115 电源与节能技术n p I pVn s R s /n pn s R D /n pI +…n p I Dn sn p图1 光伏发电系统等效电路模型1.2 光伏发电系统的输出特性光伏电池的输出受外部环境温度和光照强度的双重影响，呈现出明显的非线性特性。
在相同温度下 2024年3月25日第41卷第6期117 Telecom Power TechnologyMar. 25, 2024, Vol.41 No.6刘金山，等：光伏发电系统的 最大功率点追踪控制方法探讨素的影响，且某些方法可能会在特定条件下产生振荡，或收敛速度不理想。
3 伏发电系统的最大功率点追踪控制优化策略3.1 控制方法优化为提高光伏发电系统的最大功率点追踪控制效能，可以采用混合型控制方法，即综合利用不同的最大功率点追踪技术，使系统能够在多样的环境条件下实现自适应切换，从而提升系统的稳健性。
通过设计智能控制器，运用机器学习算法对环境因素（如光照、温度等）进行实时学习和调整，使系统可以灵活地选择最适合当前条件的最大功率点追踪方法，从而获得最佳性能。
针对振荡或收敛速度不理想的问题，引入先进的控制算法成为一种有效途径。
强化学习和深度学习技术能够更好地捕捉系统的非线性特性，提供更准确的建模和优化能力。
这些算法通过不断学习环境变化和系统响应，能够动态地调整最大功率点追踪策略，从而在复杂的光伏系统环境中实现更为精准和高效的最大功率点追踪。
因此，通过混合型控制方法和先进的算法优化，光伏发电系统可以在多变的工作条件下更为灵活、智能地选择和调整最大功率点追踪策略，提高整体系统的性能和适应性。
3.2 系统集成优化借助优化算法能够解决最大功率点追踪方法复杂度和计算成本较高的问题，如引入硬件加速技术或优化编程语言，以提高系统的计算性能。
通过对系统进行集成优化，可以在不降低准确性的前提下减少计算成本，使最大功率点追踪方法更为实用。
此外，可以制定更高效益的硬件方案，如专门设计的节能型处理器，以提高最大功率点追踪方法的实际应用效果。
太阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现
１ 理 论依 据
１ １ 太 阳能 电 池 的 光 伏 特 性 ．
在光伏特性体 系里要求太 阳能 电池输 出最大功率 ， 那么
由图 １可知 ：
就要 求太 阳能 电池 输 出在最大 功率 下工作 。 由太 阳能 电池 组件输 出功率特性 曲线知 （ 图 １ ， Ｕ ＜ＵＭ ｘ ， 出功 见 ）当 Ａ时 输 率随着 电压 的增 大而增大 ； Ｕ ＞ＵＭ ｘ ， 当 Ａ 时 输出功率随着 电 压的增大而 减小 ； 由上可知 ， 通过最大功率点跟踪技术控制使 电池在不同环境 （ 不同 日照 或者不 同温度 ） 中输出最大功率 。
第 ５期
Ｕ 卫 １
ｕ０
夏 春 华 ， ： 阳能 最大 功 率点跟 踪控 制 系统 的研 究与 实现 等 太
３ ４ 驱 动 电 路 ．
７ ９
１９
、
其 中 ， 开关 Ｓ Ｓ 口为 Ｐ Ｔ的 占空 比 ； 由式 （ ） ９ 可知 ， 我们 可以 通过调节 卢决定 跟踪 。 和 ｌ的大小 ， 而实 现最大 功率 点 的 从
山西 电子技 术 ２１ ０ １年 第 ５期
文章编 号 ：６４ ４ ７ （０ ）５ ０ ７ —２ １７ －５ ８ ２ １ ０ －０ ８０ １
研 究 与 探 讨
太 阳 能 最 大功 率 点跟 踪控 制 系统 的研 究 与 实现 术
夏春华 ，姚 计军 ，邱选 兵
（． １ 山西行 政 学 院信 息 网络教 研部 ， 西 太原 ０００ ； 山 ３０ ６ ２ 太原科 技 大 学物理 系应 用物理 ０ １０ ． ７ ８ １班 ， 山西 太原 ０ ０ ２ ； ３０ ４ ３ 太原 科技 大 学物理 系 ， ． 山西 太原 ０ ０ ２ ） ３０４
尸
光伏发电系统最大功率跟踪技术
光伏发电系统最大功率跟踪技术杨思俊【摘要】基于降低光伏发电的成本，提高光伏电池发电效率的目的，本文对采用增量电导法来跟踪光伏电池的最大功率进行深入的研究，分析其输出伏安特性、对采用BUCK电路电实现增量电导法来提高功率的设计进行论述、从数学原理来证实增量电导法的实施正确性、并提供了程序控制思路与编制流程。
在大量的实验的基础上。
采集到日光强度改变时基站电源运行情况的数据，为提高太阳能电池的利用率提供了实践依据。
%In order to reduces its cost and strengthens the solar battery's transfer efficiency,the article used to the method of Incremental conductance to track the maximum power of photovoltaic cells. In the paper we also analysis the output current- voltage characters. The design was discussed about the BUCK circuit to increase the power.It prove that method correctness of Incremental conductance from the mathematical theory.And provide the ideas and methods of program control. In a large number of experimental,we collect abundant operation data when sunlight continuely changes. The data provide practical base to improve the utilization rate of solar cells.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)019【总页数】4页(P164-167)【关键词】光伏电池;增量电导法;BUCK电路;MPPT【作者】杨思俊【作者单位】西安航空职业技术学院电子工程系,陕西西安710089【正文语种】中文【中图分类】TP216.3为了提高光伏电池的光电转换效率，降低系统成本，最大可能的提高光伏电池的利用率，必须使光伏电池始终保持最大功率输出。
光伏发电系统中的MPPT技术研究
光伏发电系统中的MPPT技术研究随着环保意识的不断提高，太阳能作为新一代清洁能源正成为人们关注的热点。
而光伏发电系统是利用太阳能转换为电能的一种重要技术。
然而，在光伏发电过程中，太阳能电池板输出功率与辐照度和温度等因素密切相关，因此需要采用最大功率点跟踪（MPPT）技术来实现光伏发电系统的最大转换效率。
本文将探讨MPPT技术在光伏发电系统中的应用研究。
一、MPPT技术的原理及分类最大功率点跟踪技术(MPPT)是一种分析太阳能电池在不同辐照度和温度下的工作特性的技术，以确定太阳能电池的最大工作点，使太阳能电池输出的电能转换效率最高。
MPPT技术原理有两种：模拟和数字。
模拟MPPT技术是使用一些传统的电路器件进行电压或电流变化的测量，通过计算求解出最大功率点，并控制电荷控制器输出电压和电流来不断调整太阳能电池板工作点。
相对而言，数字MPPT技术则采用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字电路对太阳能电池板的电压、电流和输出功率进行实时监测和分析，然后通过软件算法来实现最大功率点跟踪的控制。
根据控制极点的不同，MPPT技术还可以分为定态响应型和动态响应型。
定态响应型是指在实际操作中，控制器对太阳能电池板电压、电流和输出功率的计算公式固定不变。
而动态响应型则采用更为灵活的控制方法，可以根据太阳能电池板的瞬态特性实时调整计算公式，以确保最大功率点具有更强的稳定性和实用性。
二、MPPT技术在光伏发电系统中的应用研究MPPT技术在光伏发电系统中得到了广泛的应用。
其中，目前较为流行的是基于动态响应型数字控制器的MPPT技术。
该技术采用多种功率点跟踪算法，实现太阳能电池板工作点的快速、精确和稳定跟踪，提高了光伏发电系统的效率和可靠性，具有广泛的应用前景。
在实际应用中，MPPT技术还有许多值得探讨的问题。
例如，如何优化MPPT算法，提高最大转换效率和动态响应特性；如何选取合适的数学模型和控制算法来构建MPPT系统；如何集成MPPT控制器与光伏发电系统的其他控制模块等。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术研究第一章绪论随着全球能源消耗的不断提高，传统的化石能源已经不能满足人们对能源的需求，而光伏发电作为一种清洁的、可再生的能源形式正在受到越来越多的关注。
而在光伏发电系统中，光伏电池的输出功率对于整个系统的性能起着至关重要的作用，其中最大功率点跟踪技术是提高光伏系统转换效率的关键。
第二章光伏发电系统光伏发电系统包括太阳能电池板、充电控制器、蓄电池和功率逆变器等部分。
太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，它将太阳能转化为电能，而充电控制器是对太阳能电池板进行电压和电流的控制，以最大程度地保证太阳能电池板的输出功率。
蓄电池的作用是存储电能，以便于在夜间或阴天时使用。
而功率逆变器则将蓄电池或太阳能电池板的直流电转换为交流电，以供给家庭或企业使用。
第三章最大功率点跟踪技术最大功率点（Maximum Power Point，MPP）是指太阳能电池板输出功率最大的电压和电流点。
在太阳能电池板输出功率变化的情况下，太阳能电池板的输出电压和电流也随之变化，这使得太阳能电池板的输出功率不断变化。
最大功率点跟踪技术（Maximum Power Point Tracking，MPPT）指的是在太阳能电池板的输出功率不断变化的情况下，控制充电控制器的电压和电流，以使太阳能电池板的输出功率达到最大。
目前，最大功率点跟踪技术主要包括开环控制技术和闭环控制技术。
开环控制技术主要是通过对光照强度的测量，计算出最大功率点的位置，进而控制充电控制器的电压和电流。
而闭环控制技术则是通过对太阳能电池板的输出功率进行反馈控制，以使太阳能电池板的输出功率达到最大。
第四章最优化算法在最大功率点跟踪技术中的应用最优化算法是一种通过计算出目标函数的最优解来达到最优化的方法。
在光伏发电系统中，最优化算法经常被用于优化最大功率点跟踪技术。
最常见的最优化算法包括PERTURB AND OBSERVE算法、INCREMENTAL CONDUCTANCE算法和HILL-CLIMBING算法等等。
太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究
太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。
太阳能光伏发电作为一种清洁、可持续的能源利用方式，受到了广泛的关注。
然而，太阳能光伏电池的输出功率受到光照强度、温度等多种因素的影响，存在非线性、时变性和不确定性等特点，使得其最大功率点的跟踪成为一个具有挑战性的技术问题。
因此，研究太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术，对于提高光伏系统的发电效率、降低运行成本、推动太阳能光伏发电技术的发展具有重要意义。
本文旨在深入研究和探讨太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的相关理论和应用。
我们将对太阳能光伏发电系统的基本原理和特性进行详细介绍，为后续的研究提供理论基础。
然后，我们将重点分析最大功率点跟踪技术的基本原理和常用方法，包括恒定电压法、扰动观察法、增量电导法等，并比较它们的优缺点和适用范围。
接着，我们将探讨一些新兴的最大功率点跟踪技术，如基于模糊控制、神经网络、遗传算法等智能优化算法的方法，并分析它们在提高跟踪精度和响应速度方面的优势。
本文还将对最大功率点跟踪技术的实际应用进行研究。
我们将介绍一些典型的太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的实现方案和案例分析，包括硬件电路设计、软件编程、实验测试等方面，以期为读者提供全面的技术参考和实践指导。
我们将对太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的发展趋势和前景进行展望，分析未来研究方向和挑战，为推动太阳能光伏发电技术的发展提供有益的参考。
二、太阳能光伏电池工作原理及特性太阳能光伏电池，也称为太阳能电池板，是一种将太阳光直接转换为电能的装置。
其工作原理基于光伏效应，即当太阳光照射在光伏电池上时，光子会与电池内部的半导体材料相互作用，导致电子从原子中释放并被收集，从而产生电流。
这个过程不需要任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此太阳能光伏电池是一种高效、无污染的能源转换方式。
太阳能光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究
太阳能光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究随着全球能源危机的严重程度不断加剧，可再生能源已经成为我们不可避免的选择，其中太阳能光伏发电作为一种清洁环保的能源已经得到了广泛的应用和推广。
当然，在太阳能光伏发电系统中，如何实现最大功率追踪并提高能量转换效率，一直是研究人员所关注的核心问题。
因此，本文将对太阳能光伏发电系统中最大功率点追踪算法的研究进行探讨。
首先，在太阳能光伏发电系统中，所谓的最大功率点指的是太阳能电池组的电流和电压的乘积的最大值，也即是输出电能的最大值。
由于输出电压和电流是随着外部环境因素而不断变化的，因此追踪太阳能光伏系统中的最大功率点是非常有必要的。
为此，太阳能光伏系统需要有追踪器来调整电池工作点，以保证发电效率的最大化。
太阳能光伏发电系统中最常见的追踪算法是基于模型的方法。
这种方法的核心思想是建立太阳能电池的日光模型，然后根据模型计算出最大功率点。
目前，最为常用的是单电池模型和等效电路模型。
单电池模型指的是将一组太阳能电池视为一个整体来考虑，而等效电路模型则是将太阳能电池转化为一个等效电路，以此来进行计算。
这两种模型都可以较好地描述太阳能电池的性能，但是在不同环境下的使用效果有所差异，需要具体情况具体分析。
除了基于模型的方法外，还有一些其它的最大功率点追踪算法。
其中，比较典型的是基于传感器的方法，通过安装光强、温度等传感器，来检测外部环境的变化，并根据变化来不断调整电池工作点。
这种方法虽然实现简单，但是其实时性不高，不能准确反映太阳能电池本身的性能变化。
在实际应用中，太阳能光伏发电系统中最大功率点追踪算法的选择需要综合考虑多种因素，包括电池自身的特性、外部环境的变化、硬件的成本等。
同时，不同的最大功率点追踪算法的实现也需要具体的硬件和软件设置，例如基于模型算法需要对系统进行建模，并进行计算机仿真；而基于传感器的方法则需要安装相应的传感器，对系统进行数据采集和处理等。
因此，在具体应用中，需要根据情况设计出最合适的最大功率点追踪算法，并对系统进行优化和改进。
最大功率点跟踪原理
最大功率点跟踪原理最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，简称MPPT）是一种可以提高太阳能发电效率的技术。
它可以通过检测太阳能电池特性动态调整系统参数以获得最大功率输出，从而提高发电效率，节能降耗和节省成本。
太阳能电池作为一种可再生能源，受到环境变化影响较大，因此其输出功率会随着环境变化而变化。
太阳能电池具有一定的特性，即电压和电流之间存在一个特定的最大功率点，在此最大功率点，太阳能电池可获得最大的转换效率。
在这种情况下，最大功率点跟踪系统的目的就是为了检测当前环境的变化，自动调整系统参数，使太阳能电池能够达到最大功率。
最大功率点跟踪的基本原理如下：首先，它通过一种复杂的控制算法，监测控制电路对太阳能电池的当前电压和电流，并识别出当前系统的最大功率点。
然后，系统会将功率调节系统的输出调节到最大功率点来达到最大效率。
最大功率点跟踪系统主要由逆变器、控制电路和传感器等部件组成。
其中，逆变器是核心组件，其作用是把直流电源转换成交流电源，而控制电路则负责把外部的电压和电流信号变换成内部的控制信号，以此控制逆变器的工作状态。
传感器则可以实时检测太阳能电池的输出电压和电流，再根据特定算法反馈给控制电路，以使系统输出更贴近最大功率点。
最大功率点跟踪技术的好处不仅仅是它可以提高系统的发电效率，还能节省成本。
通过该技术的应用，大大减少了太阳能发电过程中的电池损耗，有效的提升了系统的性能，节省了电力成本。
此外，MPPT技术只需要少量的功耗，却可以提高发电效率，减少太阳能发电损耗，从而节约用电量，从而节省用电成本。
最后，MPPT技术还可以减少太阳能发电系统的故障率，从而使系统利用率更高，节约投资成本。
总之，最大功率点跟踪技术是一项先进的可再生能源技术，它的应用可以有效的提高太阳能发电效率，减少电池损耗，节约用电成本，节省投资成本，减少故障率，从而推动可再生能源发电的发展。
本文分析了最大功率点跟踪原理，从而有效的提高太阳能发电效率，节省成本，从而促进可再生能源发电的发展。
太阳能光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术应用
太阳能光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术应用太阳能光伏发电是一种绿色、可再生的能源，得到了广泛的应用和发展。
在太阳能光伏发电系统中，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）技术的应用对于提高系统的能量转换效率至关重要。
本文将介绍太阳能光伏发电系统中最大功率点跟踪技术的概念、原理及其在实际应用中的作用和意义。
最大功率点（Maximum Power Point，MPP）是指太阳能光伏电池输出功率达到最大值时的工作点。
由于太阳能光伏电池的工作特性曲线是非线性的，光照条件和环境温度的变化会导致太阳能电池输出功率不断变化，因此需要一种能追踪到最大功率点的技术来优化能量转换效率。
最大功率点跟踪技术的应用旨在通过控制太阳能光伏发电系统的输入电压和电流，使得系统输出功率保持在最大值。
最大功率点跟踪技术的核心是MPPT控制器，它通过不断调节光伏阵列的工作电压和电流，使得系统能够在不同的光照条件下工作在最大功率点。
MPPT控制器通常采用电流或电压模式控制策略，通过对光伏电压和电流进行监测和调节来实现最大功率点跟踪。
在太阳能光伏发电系统中，最大功率点跟踪技术的应用有以下几个方面的作用：首先，最大功率点跟踪技术能够提高系统的能量转换效率。
在没有最大功率点跟踪技术的情况下，太阳能光伏电池工作在固定电压和电流条件下，当光照条件发生变化时，电池的输出功率无法实现最大值。
而通过最大功率点跟踪技术，MPPT控制器可以根据当前的光照条件实时调整电压和电流，使得系统能够在最大功率点工作，从而提高能量转换效率。
其次，最大功率点跟踪技术能够提高太阳能光伏发电系统的稳定性和可靠性。
光照和温度的变化会影响太阳能光伏电池的输出性能，没有最大功率点跟踪技术的情况下，系统的输出功率会受到较大的波动，导致系统性能的不稳定。
而通过最大功率点跟踪技术，可以有效地抵消这些外界因素的影响，使得系统的输出功率在最大功率点附近波动较小，提高系统的稳定性和可靠性。
太阳能电池的最大功率点跟踪技术的研究
关键 词 ： 光伏 发 电 ； 最 大功率 点跟 踪（ ＭＰ Ｐ Ｔ） ； Ｂｏ ｏ ｓ ｔ ； 仿真
中图分类号 ： Ｔ Ｍ９ １
如图 ２ 所 示说 明了曲线 的动态过程 ， 首先假设工 作点
法之一 ， 其原理基 于前 面对最 大功率 跟踪 原理的分析， 即每 隔一定 的时间增加 或者 减少光伏 阵列 输出电压 ， 把输 出电 压值 的变化量 △ｕ称 之为扰动 ，并 观测之后输出其功率变 化， 将当前功率记为 Ｐ ， 而将上一时刻功率记 为 Ｐｔ ， 其过程 描述如图 ３所示。
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图 １ 光伏 电池等效模型
纪９ ０年代 以来 ，我 国光伏 电池的用量每年 在以 ２ Ｏ ％［ １ ］ 以
上的速度 增长 ，太 阳能光伏发 电将是 ２ １ 世纪人类社 会发 展的一个 重要领域。当前 ， 阻碍光伏发 电市场化 的主要 因
其中， 电流源表示 光伏 阵列 电流 ， 和则分别表 示材 料 内部等效的并联及 串联 电阻 。与则表示光伏电池输 出电 流及 电压 。由等效 电路 图 １所示 ， 并依照半导体 Ｐ — Ｎ结 的 特性 ， 我们可以用式（ １ ） 所示 的数学方程来 表示光伏 电池 的
输 出电流与输 出电压的关 系Ｒ 】 ：
上
ｌ Ｐ ＝ Ｕ Ｉ Ｉ
光伏 电池的输 出存在着 最大功率点 ， 在特定 的温度和
光 照条件下 ， 太 阳能电池输出 的最 大功率随着其输 出 电压
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第31卷 第4期2008年8月电子器件Chinese J ournal Of Elect ron DevicesVol.31 No.4Aug.2008Study T echnology of Maximum Pow er Point T racker on the Solar Cell 3YA N G Fan3,P EN G Hong 2w ei ,H U W ei 2bi n g ,L I Guo 2pi ng ,J I A N G Yan(College of Elect ronic and I nf ormation Engineering ,W uhan I nstit ute of Technology ,W uhan 430073,Chi na )Abstract :Outp ut characteristic of t he solar battery in p hotovoltaic power 2generation system and t he princi 2ple of Maximum Power Point Tracker are int roduced.Bot h t he merit s and flaws of several t racing met hods in common usage are analysed.The emp hasis of t he st udy is Maximum Power Point Tracker based on quadratic interpolation.A system is designed to ascertain t he maximum power outp ut (M PO ),which is based on regular empirical approach and t he quadratic interpolation.The result of t he test indicates t hat t he M PO of solar battery can be ascertained very soon in t he quadratic interpolation.K ey w ords :solar cell ;quadratic interpolation ;Maximum Power Point Tracker EEACC :8250太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨3杨 帆3,彭宏伟,胡为兵,李国平,姜 燕(武汉工程大学电气信息学院,武汉430074)收稿日期:2007208220基金项目:湖北省教育厅基金资助(20060271)作者简介:杨 帆(19662),女,硕士,硕士生导师,教授,主要研究方向为智能仪器与测控技术,yangfan188@.摘 要:介绍了光伏发电系统太阳能电池的输出特性及最大功率点跟踪技术的基本原理。
分析了多种常用的跟踪方法的优缺点。
重点研究了二次插值法的最大功率点跟踪技术。
并设计了一个系统,应用常规实验方法及二次插值法寻找太阳能电池的最大输出功率,试验结果表明二次插值法能快速寻找太阳能电池的最大输出功率。
关键词:太阳能电池;二次插值;最大功率点跟踪中图分类号:TP331 文献标识码:A 文章编号:100529490(2008)0421081204 太阳能作为绿色能源,具有无污染,无噪音,取之不尽,用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。
由于光伏系统目前的主要问题是电池的转换效率低且价格昂贵,因此,如何进一步提高太阳能电池的转换效率,如何充分利用光伏阵列转换的能量,一直是光伏发电系统研究的重要方向。
太阳能光伏发电系统的最大功率点跟踪控制M PP T (Maximum Power Point Tracker )就是其中一个重要的研究课题。
最大功率点跟踪是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术,它是指,为充分利用太阳能,控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法,使阵列始终工作在最大功率点上,根据太阳能电池的特性,目前实现的跟踪方法主要有以下三种:太阳追踪、最大功率点跟踪或两种方法综合使用。
出于经济方面的考虑,在小规模的系统中经常使用最大功率点跟踪的方法[1]。
M PP T 能使太阳能电池阵列的输出功率增加约15%～36%。
1 太阳能电池的伏安特性分析太阳能电池的伏安(p 2u )特性如图1所示,图1(a )为温度变化时的p 2u 特性曲线,图1(b )是日照强度变化时的p 2u 特性曲线。
从图可以看出太阳能电池具有明显的非线性。
太阳能电池的输出受日照强度、电池结温等因素的影响。
当结温增加时,太阳能电池的开路电压下降,短路电流稍有增加,最大输出功率减小;当日照强度增加时,太阳能电池的开路电压变化不大,短路电流增加,最大输出功率增加。
在一定的温度和日照强度下,太阳能电池具有唯一的最大功率点,当太阳能电池工作在该点时,能输出当前温度和日照条件下的最大功率。
本文就是探讨如何快速寻找太阳能电池的最大输出功能率点。
图1 太阳能电池的p 2u 特性曲线2 最大功率点跟踪方法分析与比较在光伏系统中,通常要求太阳能电池的输出功率始终最大,即系统要能跟踪太阳能电池输出的最大功率点。
在实际应用中,日光照度的变化再加上工作温度的变化,使得太阳能电池输出特性的变化很复杂。
根据太阳能电池的特性,最大功率点的跟踪方法有很多种,比较常见的有:功率匹配电路:选择太阳能电池或太阳能电池组合使其输出特性与特定的负载相匹配。
由于该技术主要与日射和负载条件相关,所以只能大概地估计M PP T 的位置。
曲线拟合技术:预先测得太阳能电池组件的输出特性,并用显示的数学表达式描述。
该方法不能预测一些复杂因素的影响,如老化、温度或者某些电池的击穿等。
曲线拟合技术使用数字分析寻找最大功率点的电流与相电流之间的近似关系,其中相电流与日照水平成正比。
这种方法只用于温度变化相对小的地区。
恒电压跟踪CV T (Constant Voltage T racker ):该方法具有控制简单,可靠性高,稳定性好,易于实现等优点,比一般光伏系统可望多获得20%的电能,较之不带CV T 的直接耦合要有利得多。
但是,这种跟踪方式忽略了温度对太阳能电池开路电压的影响。
以单晶硅太阳能电池为例,当环境温度每升高1℃时,其开路电压下降率为0.35%～0.45%。
这表明太阳能电池最大功率点对应的电压也随环境温度的变化而变化。
对于四季温差或日温差比较大的地区,CV T 方式并不能在所有的温度环境下完全地跟踪最大功率。
鉴于CV T 方式的局限性,它只能是一定温度条件下的最大功率点跟踪,在不同温度条件下仍有功率损失,达不到MPPT 在任何温度和日照条件下都能跟踪太阳能电池最大功率点的要求[2]。
登山法:它的控制原则是电压的变化始终是让太阳能电池输出功率朝大的方向改变,其实质上是一个自然寻优过程,通过对太阳能电池阵列当前输出电压与电流的检测,得到当前太阳能电池阵列输出功率,再与已被存储的前一时刻的阵列功率相比较,舍小取大,再检测,再比较,如此不停地周而复始,使太阳能电池阵列动态地工作在最大功率点的附近[3]。
登山法虽然可以使阵列动态地实现最大功率点跟踪,但在光照及温度变化快时跟踪速度较慢,造成充电时间过长,另外由于在寻优过程中不断调整参考电压,因此太阳能电池的工作点始终在MPPT 点附近振荡,无法稳定在最大功率点上,同时当光照强度快速变化时,电压调整方向可能发生错误[4]。
滞环比较法:在日照量快速变化(如有云经过)时,并不跟随快速移动工作点,而是等到日照量稳定时再跟踪到最大功率点,从而减少了扰动损失。
采用滞环比较法,能够稳定地跟踪太阳能电池的最大功率点,与登山法相比,当太阳能电池的照度发生变化时,输出端电压能以平稳的方式追随其变化,电压晃动较小,系统不会出现振荡,还能够减少程序在运行中的误判现象,从而提高系统的效率。
但是算法比较复杂,而且在跟踪的过程中需要花费相当多的时间去执行A/D 转换运算,对微处理器在控制上造成了较大的困难。
二次插值法:太阳能电池在光照强度和温度发生变化时它的输出呈非线性,但是在某一瞬间它的输出功率相对于占空比是连续可导的,有且仅有一个极点。
因此只要准确确定初始区间和初始点的位置,便可采用单片机控制技术,利用二次插值的方法来快速寻找系统当前的最大功率点,即实现最大功率点跟踪技术。
通过各种最大功率点跟踪方法比较,二次插值法具有明显的优势。
3 二次插值法实现最大功率点跟踪技术3.1 二次插值法算法原理图2中,D 、P 分别表示占空比和输出功率,设D 1,D 2,D 3为初值点,P 1,P 2,P 3分别为D 1,D 2,D 3对应的功率点。
D X 为插值点,P X 为D X 所对应的功率点。
在实际工作过程中,系统可能会出现4种插值情况,如图2(a )﹑(b )﹑(c )﹑(d )所示。
(1)如图(a )所示,当D X ≥D 2,P X ≤P 2时,表明M PP 点在D 1和D X 之间。
此时系统确定新的插值区间为[D 1,D X ],初始点为:D 1=D 1;D 2=D 2;D 3=D X ;P 1=P 1;P 2=P 2;P 3=P X(2)如图(b )所示,当D X ≤D 2,P X ≤P 2时,表明M PP 点在D X 和D 3之间。
此时系统新的插值区间2801电 子 器 件第31卷为[D X ,D 3],初始点为:D 1=D X ;D 2=D 2;D 3=D 3;P 1=P X ;P 2=P 2;P 3=P 3(3)如图(c )所示,当D X ≤D 2,P X ≥P 2时,表明M PP 点在D 1和D 2之间,此时系统新的插值区间为[D 1,D 2],初始点为:D 1=D 1;D 2=D X ;D 3=D 2;P 1=P 1;P 2=P X ;P 3=P 2(4)如图(d )所示,当D X ≥D 2,P X ≥P 2间,表明M PP 点在D 2和D 3之间,此时系统新的插值区间为[D 2,D 3]初始点为:D 1=D 2;D 2=D X ;D 3=D 3;P 1=P 2;P 2=P X ;P 3=P 3(5)当D 2和D X 差的绝对值小于等于ε(极小值)时,表明系统已经找到了MPP 点,如果P X >P 2则最大功率点功率为P X ,此时占空比为D X 。
如果P X <P 2则最大功率点功率为P 2,此时占空比为D 2。
(6)判断系统的工作点是否发生了漂移,如发生则再次使用二次插值法来寻找系统的MPP 点[5]。
图2 二次插值寻优3.2 系统功能的实现下图3是为实现二次插值法算法设计的系统图,系统硬件主要由BUC K 型降压电路(图3中虚线框所示)和单片机系统组成。