太阳能水下航行器光伏系统MPPT控制仿真研究.pdf

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1、太阳能水下航行器光伏系统MPPT控制仿真研究张谋，党建军，王家军(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)SimulationofVariableStepPerturbationMPPTMethodforPhotovoltaicSystemofSolarPoweredAutonomousUnderwaterVchicleZHANGMou，DANGJian—jun，WANGJia—inn(SchoolofMarineTechnology，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)摘要：通过光伏电池的简化模型，研究了光伏电0引

2、言池的输出特性，并分析了BUCK斩波电路寻找最大功率点的实现原理。提出了变步长扰动MPPT策跨入21世纪，人类对能源的需求越来越大，然略，并在Matlab仿真环境中开发了带有此策略的仿而煤、石油和天然气等传统能源是有限的，因此能源真模型。利用此模型进行计算机仿真，结果表明，太问题是人类面临的最大的问题。太阳能光伏发电是阳能水下航行器光伏系统变步长MPPT控制，能够新能源和可再生能源的重要组成部分，是中国乃至准确地跟踪太阳能电池的最大功率点，提高了太阳世界面临能源危机的最佳解决方案。根据参考文献能电池利用效率。[1]，由于太阳能水下自主航行器(SAUV)不需要携关键词：太阳能水下航行器；光伏电

3、池；最大功带大量沉重的能源，能长时间工作，可应用于资源调率点跟踪；Matlab仿真查、环境检测和军事等用途，成为新世纪航海工业重中图分类号：TJ630．2点发展的一个新领域。目前，太阳能水下自主航行文献标识码：A器还面临着太阳能电池板造价高，电池板所占空间文章编号：1001—2257(2010)12—0032—03太大的问题，所以如何提高电池板的利用效率，减少Abstract：Studytheoutputcharacteristicsof电池板所占的空间成为研究的关键问题。MPPTphotovoltaiccellsthroughthesimplifiedmodelof(最大功率跟踪)能更有效

4、地利用太阳能电池的发电photovoltaiccells，andanalyzeimplementation能量。本文对传统的定步长扰动法进行改进，得到principleofBUCKchopperlookingforthemaxi—一种跟踪速度快、精度高的跟踪算法，并通过仿真软munlpowerpoint．Thepaperpresentsavariable件对改进的方法进行了验证。stepperturbationMPPTmethod．andasimulationmodelwiththismethodisdevelopedunderMatlab1光伏电池等效模型及输出特性environment．

5、Themodelincludesphotovohaiccells1．1光伏电池等效模型model，maximumpowerpointtracking(MPPT)根据电子理论，光伏电池的等效电路如图1所mode1．Byusingofthismodel，computersimulation示。hasbeencarriedout．Theresultsshowthatvaria—在参考文献E2]中，建立了在工程精度允许条件blestepMPPTcontrolofsolarpoweredautono—下的光伏电池的简化数学模型为：mousunderwatervehicle(SAUV)canaccura

6、telyR3trackthesolarcellmaximumpowerpointandin—creasesolarcellefficiency．Keywords：SAUV；photovoltaiccells；MPP~I、；zU『【负载MatlabsimI1】ation收稿日期：2010—09—07图l光伏电池的等效电路·32·《机械与电子~2010(12)I—，{1一C1[exp(C2／V)一1])(1)V⋯式中C一(1一／)1+C11一¨丁电池板的固有参数(由生产商提供)为：短路电流k、开路电压V、标准环境下光伏电池的最大输出电流J和最大输出电压。当光照S及温度t变化时，光伏电池的输出功率

7、会变化。根据经验，电池温度可由大气温度和光照拟合：，Vt—tr+KS(2)(b)不同温度K一0．03℃·ril／W图2不同日照和不同温度下的特性曲线设口，b，c为典型值，口一0．0025／℃，6—0．5，f一2最大功率点跟踪原理0．0028／℃；t为任意时刻光伏电池的温度；At为任意时刻与标准环境下的温度差；S为任意时刻的光对于常规的线性电气设备，为使负载获得最大照，AS为任意时刻与标准环境下的光照差；为功率