光伏电池最大功率跟踪算法的研究

1、光伏电池最大功率跟踪算法的研究 来源：电源世界(转摘) 作者： 时间：2010-11-13 点击： 62摘要：根据光伏电池的工程数学模型，在光照强度变化条件下光伏电池输出特性进行了研究。结果表明，光伏电池的输出特性呈非线性，功率最大值只在某一特定点上。分析了传统的电导增量法的特点，提出了改进的电导增量法。实验表明，从跟踪速度和精度方面较传统方法都有提高。2.2 光伏电池输出的最大功率点图2 光伏电池电压/电流曲线和电压/功率曲线 当光伏阵列输出电压比较小时，随着电压的变化，输出电流变化很小，光伏阵列类似为一个恒流源;当电压超过一定的临界值继续上升时，电流急剧下降，此时的光伏阵列类似为一个恒压源

2、2。光伏阵列的输出功率则随着输出电压的升高有一个输出功率最大点。最大功率跟踪器的作用是在温度和辐射强度都变化的环境里，通过改变光伏阵列所带的等效负载，调节光伏阵列的工作点，使光伏阵列工作在输出功率最大点。 3 最大功率跟踪控制算法目前，常用的最大功率跟踪方法有恒定电压跟踪法、扰动观察法和电导增量法。其中，电导增量法的跟踪准确性最高，在环境快速变化的情况下具有良好的跟踪性能，因此被广泛采用。电导增量法是通过比较光伏电池阵列的瞬时导抗与导抗变化量的方法来完成最大功率点的跟踪。达到最大功率点的条件，即当输出电导的变化量等于输出电导的负值时，光伏电池阵列工作于最大功率点。在辐射强度和温度变化时，光伏电

3、池阵列的输出电压能平稳追随环境的变化，且输出电压波动小3。图4 Boost电路的拓扑结构 对光伏电池阵列进行最大功率跟踪过程中，工作电压的控制是通过Boost升压电路完成的。当占空比D越大时，Boost电路的输入阻抗就越小，占空比D越小时，Boost电路的输入阻抗就越大。通过改变Boost电路的占空比D，使其等效输入阻抗与光伏输出阻抗相匹配，实现光伏电池的最大功率输出，这是采用Boost电路能够实现最大功率跟踪的理论依据。对于Boost电路的工作原理，本文不再赘述。4 最大功率跟踪时的问题采用电导增量法进行最大功率跟踪过程中，通过调节Boost电路的占空比来实现光伏电池阵列的工作点电压的控制，

4、从而达到最大功率的跟踪。然而通过光伏电池的电压/电流曲线和电压/功率曲线可以看出，工作在恒压源区和恒流源区是改变相同步长的工作电压对光伏电池的输出功率改变是不同的。在恒流源区内，输出电流对工作电压的改变敏感度很低，而在恒压源区对电流的影响却是非常明显。为了能够更快、更精确的追踪到光伏电池的最大功率输出的工作电压电流，需要对跟踪的方法进行改进。5 改进方法根据相同工作电压变化量在恒压源区和恒流源区的不同影响效果，对两个区内电压变化的步长作适当调整，提高最大功率跟踪的效率。经过测试，通常使用的光伏电池的最大功率点电压一般为其开路电压的(0.75-0.85)倍，所以恒流源区与恒压源区电压范围的比例关

5、系大概是4:1。如果判断出当前光伏电池阵列工作于恒压源区时，其工作电压肯定大于最大功率点电压，要朝着减小工作电压的方向变化，取它的电压变化步长为V;反之，如果判断出当前光伏电池阵列工作于恒流源区时，其工作电压肯定小于最大功率点电压，要朝着增大工作电压的方向变化。为了提高跟踪速度，取它的电压变化步长为4V。为了提高最大功率跟踪的精度，在一定的温度和光照强度时，当光伏电池的输出功率与当前条件下所能达到的最大功率接近到一定程度时，对它的跟踪步长V进行调制，将V适当变小，使其更精确的跟踪最大功率。在实际运行当中，光照强度突然发生变化瞬间，光伏电池两端的工作电压不会发生明显变化，相反，光伏电池的输出电流会发生瞬间的明显变化。根据这一特点来判断V应采用大步长值V2还是小步长值V1。在系统控制参数的设计时，需要根据具体的光伏电池参数，来确定工作电流的变化量 的值作为判断标准。改进后的电导增量法流程图如图5所示。1 杨海柱,金新民.基于DSP控制的光伏并网逆变器最大功率的跟踪问题J.太阳能学报,2005,12(6):760-765.2 陈兴峰,曹志峰等.光伏发电的最大功率跟踪算法研究J.研究与试验,2005,1(119):8-11.3 崔岩,蔡炳煌等.太阳能