光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究

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1、光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究本文由tiantian880430贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第２８卷第３期２０Ｃｒ７年３月太阳能学报ＡＣＴＡＥＮＥＲＧＩＡＥＳＯＩ．ＡＲＩＳＳＩＮｌＣＡＶ０１．２８．Ｎｏ．３Ｍａｒ．．２０昕光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究李晶１，窦伟１，徐正国１’２，彭燕昌１’２，许洪华１’２（１．中国科学院电工研究所，北京１０００８０；２．北京科诺伟业科技有限公司，北京ｌＯ００８３）摘要：针对光伏发电系统中最大功率点跟踪算法，阐述和评价了目前国内外

2、出现的众多自寻优算法及非自寻优方法的原理和特点，并从算法原理角度归纳了３种基本自寻优算法即恒定电压法、扰动观测法、增量导纳法。同时，应用ＭＡⅡ．ＡＢ软件，详细对比和分析了同一条件下（包括辐照度、温度、负荷）此３种基本自寻优算法的追踪效果及品质。通过仿真结果比较，总结了３种算法的特点及适用范围。关键词：光伏发电系统；最大功率点跟踪；算法中图分类号：粥１３．４Ｏ文献标识码：Ａ引言踪装置的效率略大于采用扰动观测法的跟踪装置。而无任何跟踪装置的光伏阵列发电效率只达到３０％对于光伏发电系统而言，由于室外环境如太阳辐照度、电池板温度等经常随时间发生变

3、化，导致了光伏阵列不能持续工作于最大输出功率点处，继而　降低了光伏发电系统的能量转换效率，减少了光伏阵列向电网或负荷注入的电能。因此，为适应周边环境的变化，达到充分利用太阳资源的目的，许多专家在光伏阵列与负载（或电网）之间安装了具备光伏左右。文献［６］对ＭＰ门自寻优方法中的几种算法的跟踪效率进行了对比实验研究，得到了增量导纳法的跟踪效率优越于扰动观测法和恒定电压法的结论。但是由于增量阻抗法比扰动观测法和恒电压法复杂，因此相应实现算法的硬件要求更高，故推荐只在大容量的光伏发电系统的ＭＰ卵装置中使用该算法。文献［１３］应用ＭＡｌｆＩＡＢ软件的

4、数字仿真方法分析了增量导纳法和扰动观测法的跟踪效率及误差，得到了与上述文献类似的结论。本文针对目前提出的各种自寻优及非自寻优的阵列最大输出功率点跟踪（ＭＰ胛）功能的电力电子变换器，并提出和设计了相应的ＭＰ胛算法。关于此算法，国内外文献提出了多种跟踪方法，可分为自寻优和非自寻优方法两大类型。其中，自寻优方法主要包括爬山法、扰动观测法１１。Ｊ、增量导纳法…、恒定电压法［３１或短路电流法［４’５］、寄生电容法哺’７１和线性电流法旧１以及基于爬山法或扰动观测法的改进自适应算法【９。０｜。非自寻优方法则主要包括曲线拟合法‘１１３等。ＭＰｗ算法，阐述

5、和评价了这些方法的原理和特点，并从算法原理角度归纳了３种基本算法，同时应用ＭＡ，ⅡＡＢ软件详细仿真比较和总结了同一环境条件下的这３种基本算法的追踪品质和特性。１光伏阵列的特性光伏阵列是由多个太阳电池组合而成，其简化等值电路如图１，电气特性如式（１）所示。针对目前提出的各种ＭＰ门算法，已有文献对其中部分算法的跟踪效果进行了实验比较或仿真比较，但仍不全面。文献［１２］对使用扰动观测法、增量导纳法的ＭＰＰｒ装置以及无任何功率跟踪装置的光伏阵列发电效率进行了实验研究，实验结果表明利｛Ｉ，０＝，。一Ｌｉｅｘｐ［志（％＋，０尺。）］一１｝，（１），．

6、，、【，＝，ｇ—ｋ｛ｅｘｐ［茄］一１ｊ用扰动观测法和增量导纳法的ＭＰ卵装置的光伏阵列发电效率均超过８０％，其中采用增量导纳法的跟收稿日期：２００５一１１拐基金项目：科技部十一五科技攻关计划项目（２００４ＢＡ４１０Ａ１６）式中，，。——光电流，Ａ；ｋ——反向饱和电流，Ａ；口——充电电荷量；Ａ——无量纲常数；Ｋ——玻尔兹万方数据３期李晶等：光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究２６９曼常数；丁——开式温度，Ｋ；Ｒ。——阵列等值串联阻抗，Ｑ；尺。——等值负荷阻抗或外部电路等值阻抗，合理。基于以上原因，此方法在实际中很少采用，本文不进行详细阐述。

7、２．２自寻优算法目前文献已提出的自寻优算法主要包括爬山法（ＨＣ）、扰动观测法（Ｐ＆０）、增量导纳法（ＩｎｃＣｏｎｄ）、恒定电压法（ＣＶ）或短路电流法（ＳＣ）、寄生电容法（ＰＣ）和线性电流法（ＬＣ）以及基于爬山法或扰动观测法的改进自适应算法。２．２．１扰动观测法或爬山法扰动观测法又可称为爬山法，算法原理是在光伏阵列正常工作时，以微小的电压波动不断扰动阵列的输出电压，在电压变化的同时，检测功率变化的方向，从而确定寻优方向，决定下一步电压参考值的大小。算法流程图如图２ａ。由其算法原理可知：扰动观测法具有简单可靠，易实现的优点。但该方法由于不断干

8、扰光伏阵列工作电压，故理论上虽然在某日照强度和环境温度下光伏阵列存在唯一的最大功率点，却无法最终稳定运行在该最优点。因此，可以说扰动法的本质缺点即为阵列输出功率会在最大功率点附近的小范围内反复