光伏系统最大功率点追踪的一种改进方法及其仿真

电工电气 (2009 No.9)作者简介：赵磊(1981- )，男，硕士研究生，研究方向为数字技术在电力系统中的应用。

光伏系统最大功率点追踪的一种改进方法及其仿真

摘 要：光照变化条件下基于改进的扰动观察法是一种最大功率点跟踪(MPPT)优化算法，可分离来自光照变化的影响，追踪扰动，并根据光照变化，用这些信息来优化追踪。当光照快速变化时，这种策略可以更迅速、更好地追踪，而且在稳态条件下使得在最大功率点处振荡更小。仿真结果显示，该方法在光照变化环境下可以快速、准确地追踪到最大功率点。

关键词：光照变化；光伏发电系统；扰动观察法；最大功率点跟踪

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2009)09-0030-04

赵磊1，陈歆技1，闫庆开2，崔伯峰3

(1 东南大学 电气工程学院，江苏 南京 210096；2 深能合和电力(河源)有限公司，广东 河源 517000；3 如皋供电公司袁桥供电所，江苏 如皋 226500)

ZHAO Lei 1, CHEN Xin-ji 1, YAN Qing-kai 2, CUI Bo-feng 3

Improved Method of Tracking the Maximum Power Point

for Photovoltaic System and Simulation

Abstract: Under the conditions of irradiation change, an improved method of perturb and observe (P&O) is a kind of optimized algo-rithm of maximum power point tracking (MPPT), which can separate the effects of the irradiation change to track perturbation and uses this information to optimize the tracking according to the irradiation change. When the irradiance is changing fast, this strategy can track faster and better, and in the steady-state conditions it leads to lower oscillations around the maximum power point. The simulation results show that the improved method provides a quick and accurate tracking even in the conditions of irradiation change. Key words: irradiation change; photovoltaic solar; perturb and observe; maximum power point tracking

（1 School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China;

2 SEC&Hopewell Power (Heyuan) Company, Heyuan 517000, China;

3 Yuanqiao Power Supply, Rugao Power Supply Company, Rugao 226500, China ）

太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨额资金竞相研发，并积极推动光伏技术和产业的发展[1]。

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化，导致了光伏阵列不能持续工作在最大输出功率点处，从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。但都是建立在“好的”外界光照条件下[2]，例如在强光或者稳定的阳光下照射，没有局部的影响。如果光伏发电系统建设在光照比较稳定且变化比较少的地区，那么

最终结果是令人满意。可是在大多数情况下，光伏发电系统要是建在城市地区，有时候不免被附近的建筑物遮挡。同样的天空中移动的云彩也影响到光伏发电系统。在这种情况下，如果最大功率点跟踪无法检测局部阴影，不能迅速做出对环境变化的反应，那么光伏发电系统的发电效率将会减少[3]。

1 扰动观察法

在光照稳定的条件下，提供高性能追踪MPPT算法有很多不同的方法，经常使用是扰动观察法。它突出的优点是简单可靠，几乎适应任何的光伏发电系统配置和在稳态下具有良好的表现。传统扰动

光伏系统最大功率点追踪的一种改进方法及其仿真

电工电气 (2009 No.9)

防止方向上的“误判”，它是在MPPT一个采样周期中加入一个额外的测量，如图2所示。从图中可以看出，功率P x 和P k +1之间的变化只反应功率随外界

光照的变化，而不是由于最大功率点追踪的缘故，

P x 和P k 之间的不同是由于MPPT的扰动和外界环境共同作用的结果。由此，可以假设光照变化率在一个MPPT采样周期上是恒定的，那么功率变化完全由MPPT控制，计算公式如下：

2.2 光照变化下改进的MPPT算法

在外界光照发生变化期间，功率变化决定着追踪的正确方向。可是，为了追踪变化的外界环境，电压扰动的步长要增加，这就会导致在最大功率点周围振荡，从而降低光伏系统整体的性能。为了克服这一缺陷，由于外部条件变化而导致的输出功率变化可用d P 2表示，从d P 2的值可以判断出光照是不变、增加或者是减少，对于这些情况可以通过使用不同的最优追踪策略，如图3所示。

观察法基本思想为引入一个小扰动C p [4-5]，然后与前一个状态进行比较，根据比较的结果调整光伏电池板的工作点，实时采集光伏电池的输出电压和电流，并计算出此时的功率值，而后与上一时刻的功率值进行比较，从而相应调整光伏电压的变化方向，使其向着最大功率点的方向移动，以达到逼近最大功率点的目的，相应的流程图见图1。

2 改进的扰动观察法

2.1 在两个采样时间之间功率的测量

基于功率变化反馈的扰动观察法是对传统扰动观察法的改进，在外界光照快速变化的情况下能够

图1 传统的扰动观察法流程图

(1)

d P =d P 1-d P 2=(P x -P k )-(P k +1-P x )= 2P x -P k -P k +1

图2 在两个采样时间之间功率的测量

图3 改进的扰动观察法流程图

在图3中ThP 表示正向功率变化门槛值，ThN 表示负向功率变化门槛值。图3中，如果由于光照而

引起的功率变化|d P 2|比由于MPPT扰动而引起的功率变化|d P |小，那么光伏发电系统将使用传统的

光伏系统最大功率点追踪的一种改进方法及其仿真

电工电气 (2009 No.9)扰动观察算法，通过一个小步长来减小在最大功率点的振荡。

如果光照快速上升被d P 2检测到，这就意味着为了追踪光照的变化MPPT应该增加光伏电池阵列的参考电压，因此在这种情况下就是增加电压参考值。电压参考值减小仅仅当电压在前一个MPPT采样点电压增加，并且使得减小的d P ＜ThN 。为了避免在最大功率点不必要的开关动作，采用负向门槛值(ThN )。如果d P 变为负值是由于在上一个周期MPPT 动作，在一个周期内MPPT保持电压参考点在同一个水平上，而不是减小电压值。除非功率减小比负向门槛值大(|d P |＞|ThN |)。

正向门槛值ThP 选为零，因为如果前一个扰动在输出功率上起正向作用，不论变化的步长，MPPT应该继续在同一个方向扰动。当工作点接近最大功率点，一个非零的ThP 会产生一个固定错误使追踪停止扰动。另一个方面，当MPPT在变化的光照中接近追踪到变化的最大功率点，这时选择负向门槛值ThN 目的是避免不必要的开关动作。如果|ThN |选择比较大，将会使得工作点远离最大功率点，减小光伏发电系统效率。另一方面，如果|ThN |选择比较小，就会导致在最大功率点出现不必要的开关动作，而且会产生额外的损耗。为了获得合适的ThN 值，由于在最大功率点附近的因电压增加而产生的功率变化首先应该确定。这就需要使用光伏电池理想模型。 2.3 功率门槛值计算

用一个理想的单极二极管模型来表示光伏电池板电压电流之间的关系：

式中I sc 是短路电流，I 0为电池单元的反向饱和电流，V oc 为开路电压。

(2)式经过变化后，可以得到光伏电池的电压表达式：

如果光伏系统电流有一个小扰动，从(3)式可

得：

由式(3)和(4)可得，由于电流的变化而引起的电压变化。

由式(5)可以求出因电压扰动而引起的电流变化：

由于一个电压小扰动而引起功率的变化表示如

下：

把(6)式带入(7)式就可以得到任意一个工作点由于电压一个小扰动而引起得功率的变化。门槛值就可以从(7)式得到。

3 仿真研究

利用Matlab/simulink仿真工具，建立了光伏系统的仿真模型[6]，本仿真主电路拓扑是一个Cuk 电路。

3.1 仿真模型参数

光伏电池模型具体的参数为：开路电压为21.6V，短路电流为0.61A，最大功率为10W，最大功率点电压为18V，最大功率点电流为0.55A，电流变化温度系数为0.08mA/℃，电压变化温度系数为-0.37V/℃。Cuk电路耦合电容为1000μF，滤波电感为11.25mH，滤波电容为18.75μF。C P 为0.01，在t =0.l s，t =0.2s时，太阳辐射强度分别从1000W/m 2降至900W/m 2和800W/m 2。

将光伏电池仿真模型进行封装，而后接入系统函数模块，在系统的S-function函数中编写传统扰

动观察法和相应的改进的扰动观察法的程序，系统采样的时间为0.005s的时间，系统函数模块的输出为不断变化的参考电压，然后与给定的锯齿波进行比较，产生相应的触发脉冲，控制DC-DC电路的IGBT元件的门极的导通与关闭。

其中子系统subsystem1为PWM模块,它的作用是为Cuk电路产生PWM信号。锯齿波的幅值设为45V，PWM 的频率为20kHz，锯齿波的时间设置为50μs。3.2 仿真结果

分别采用传统的扰动观察法和改进的扰动观察

法进行仿真，获得的光伏电池输出的功率曲线分别如图4和图5所示。

(2)

I =I sc -I 0(e

-1)V

c 2V oc (3)

V =c 2V oc 1n( +1)

I sc -I

I 0(5)d V I =V ＇

-V =c 2V oc 1n(1- )d I

I sc -I +I 0

(4)

V ＇=c 2V oc 1n( +1)I sc -I -d I I 0

(6)

d I V =(I 0+I sc -I )(1-

e )

d V c 2V oc

(7)

d P V =d VI +d I V V +d V d I V

光伏系统最大功率点追踪的一种改进方法及其仿真

电工电气 (2009 No.9)

级用户权限，不同区域、不同级别有不同的操作权限，加强了系统的安全管理。

4 结语

灵控嵌入式软件系统是苏州万龙集团自主创新的基于多总线的智能网络配电与控制系统，搭建了兼容多总线的系统平台，极大方便了系统组态。实践证明我国众多企业生产的电器元件和成套装置可

在配电网络中实现互联。灵控嵌入式软件将有力地推动了嵌入现场总线技术的电器产品和系统的应用与发展。

参考文献

[1] 付周兴，王清亮，董张卓.电力系统自动化[M].北

京：中国电力出版社，2002.

[2] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大

学出版社，1999.

修稿日期：2009-06-19

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光伏并网控制系统的最大功率点跟踪

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法 2011年12月29日作者：周建华李冰郭玲田苗苗陈增禄来源：《中国电源博览》总第128期编辑：孙伟 摘要：最大功率点跟踪（MPPT）是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。 1 引言 日本福岛核电站事故之后，多国陆续宣布暂停核电建设，而太阳能是永不枯竭的清洁能源，并且更加稳定、安全。据国家权威数据，在“十二五”期间，中国光伏发电装机容量达到2000万千瓦。但由于光伏组件本身特性的非线性，受环境温度、日照强度、负载等因素的影响，均会使其输出最大功率点发生变化，导致光伏组件转换效率很低。而所有光伏发电系统均希望光伏组件在相同日照、温度条件下输出尽可大的功率，这就提出了对光伏组件最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的问题。本文首先讨论了光伏组件本身的P-V,I-V特性，以及温度、光照的影响；然后具体分析了几种常用的MPPT控制方法，并对3种MPPT控制方法作简单的比较。 2 光伏组件的特性 A. 物理数学模型 根据半导体物理学理论，太阳能组件的等效物理模型如图1所示。 其中： IPH 与日照强度成正比的光生电流； I0 光伏组件反向饱和电流，通常其数量级为10-4A；

n 二极管因子； q 电子电荷，； K 玻尔兹曼常数, J/K； T绝对温度（K）； RS光伏组件等效串联电阻； RP光伏组件等效并联电阻； 式（1）中参数IPH、Io、Rs、RP、n与太阳辐射强度和组件温度有关，而且确定这些参数也十分困难。 B. 温度、光照对输出特性的影响 受外界因素(温度、光照强度等)影响，光伏组件输出具有明显的非线性，图2、图3分别给出其I-V特性曲线和P-V特性曲线。 由以上两图可知，光伏组件的输出短路电流（Isc）、最大功率点电流（Im）随光照强度的增强而增大。光照强度的变化对组件开路电压影响不大，最大功率点电压（Um）变化也不大，如图3-A所示。温度对光伏组件的输出电流影响不大，短路电流（Isc）随温度升高而略微增加。但开路电压（Uoc）受温度影响较大，开路电压随温度升高近似线性地下降，因此温度对光伏组件最大输出功率有明显影响，从图2-B曲线的峰值变化可以看出。

太阳能电池最大功率点跟踪系统

课程设计报告 课程 题目 学院 年级专业 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间

目录 一、摘要 (3) 二、绪论 (3) 三、内容 (3) 2.1光伏电池的特性 (3) 2.2 MPPT基本原理 (4) 2.3 MPPT控制的实现 (5) 2.3.1控制算法 (5) 2.3.2硬件实现 (6) 2.3.3 软件实现 (7) 2.4实验结果分析 (7) 四、结论 (8) 五、参考文献 (8)

一、摘要 太阳能光伏阵列的输出特性受外界环境的影响具有强烈的非线性，为了提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，进行最大功率点跟踪(MPPT)，使之始终工作在最大功率点附近。本文通过对太阳能电池伏安特性的分析，采用自适应扰动观察算法，基于TMS320F2812设计了MPPT控制系统。实验结果表明，在此算法控制下，系统能够准确地跟踪最大功率点。 二、绪论 随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展，能源问题已成为人类需要迫切解决的问题，大力发展新的可替代能源已成为当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿性及维护性等其它常规能源所不具备的优点。光伏发电虽然具有以上的优势，但是实际应用中还存在很多的问题。光伏发电的主要缺点之一是太阳能电池阵列的光电转换效率太低。为了解决该问题，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，进行最大功率点跟踪(MPPT)，使之始终工作在最大功率点附近。目前，光伏系统的最大功率点跟踪问题已成为学术界研究的热点。 高性能的数字信号处理芯片(DSP)的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏发电控制系统成为可能。本论文就是在此背景下，采用TI公司生产的TMS320F2812进行控制，开展了太阳能发电系统的理论和试验研究，具有重要的现实意义。 三、内容 2.1光伏电池的特性 太阳能电池的输出特性是非线性的，它受到光照强度、环境温度等因素的影响。太阳能电池的等效电路如图1所示，图2是光伏电池在不同温度下的I-V、P-V特性，图3为光伏电池在不同日照强度下的I-V、P-V特性。[1][4][7]

光伏最大功率点跟踪系统MPPT的设计【文献综述】

毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 光伏最大功率点跟踪系统MPPT的设计 1前言部分 随着社会生产的日益发展，人们对能源的需求每天都在增加，全世界对能源的消耗在1970年约为83亿吨标准煤，而在1995年，这种消耗达到了140亿吨标准煤，25年间增长了69.7%，到2020年，全世界对能源的消耗预计将达到195亿吨标准煤。如果人类对能源的需求以目前的速度增长，根据公式计算，全世界的石油将在40年后被消耗殆尽，天然气和煤业最多能维持60年和200年左右。由此可见，研究和开发新能源的需求十分迫切，采用新能源和可再生能源不仅能解决能源短缺的问题，还能保护生态环境，减少污染，是走经济社会可持续发展的重大措施。太阳能资源丰富、分布广发、可再生、无污染，是当今国际社会公认的理想能源替代品[1]。能源危机迫在眉睫。根据对石油储量的综合估算，可支配的传统能源的极限大约为1180到1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2040左右年宣告枯竭;天然气储备估计在131800到152900兆立方米，年开采量维持在2300兆立方米，将在60年内枯蝎;煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年;铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期;核聚变到2050年还没有实现的希望。传统能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终将葬送现代市场经济[2]。事实上，近10年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由传统能源的重新配置与分配而引发。总之，能源危机随时会爆发，它的爆发将具有爆炸性[3]! 当今世界太阳能光伏技术的利用，特别是在非洲、美洲、澳洲、亚洲各国，其增长幅度相当大，只要原因是近几年来太阳能电池、电力电子及微电子技术的快速发展，以及人们环保意识的不断增强[4]。太阳能发电与其他发电系统相比具有许多优点： 1.太阳能取之不尽，用之不竭，每天照射到地球上的太阳能是人类消耗的能量 的6000倍。

太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨

第31卷 　第4期 2008年8月 电子器件 Chinese J ournal Of Elect ron Devices Vol.31　No.4Aug.2008 Study T echnology of Maximum Pow er Point T racker on the Solar Cell 3 YA N G Fan 3 ,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@https://www.wendangku.net/doc/3c6820445.html,. 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

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用3X 赵庚申33,王庆章 (南开大学光电所,天津300071) 摘要:对最大功率跟踪控制中DC2DC变换器的原理和控制方法进行了实验研究,利用DC2DC转换电路和单片机控制系统实现最大功率点跟踪,使太阳电池始终保持最大功率输出;和普通的控制器相比增加输出功率5%～15%。 关键词:光伏(PV);最大功率点跟踪(MPPT);DC2DC变换器 中图分类号:TP206 文献标识码:A 文章编号:100520086(2003)0820813204 T racing and Control of Maximum Pow er Point in a PV System ZHAO G eng2shen33,WAN G Qing2zhang (Institute of Photoelectronics,Nankai University,Tianjin300071,China) Abstract:Principle and control method of DC2DC conversion for MPPT in a solar cell system experi2 mentally discussed.MPPT was implemented with a DC2DC conversion circuit and a MCU control system,and more output power of5to15percent than common control mathod was achieved. K ey w ords:photovoltaics system(PV);maximum power point tracking(MPPT);DC2DC conversion 1　引　言 独立光伏系统一般是由储能蓄电池电压来选择太阳电池输出电压,而对蓄电池的充放电控制则是通过监控蓄电池的电压实现,控制工作电压在一定程度上可以调节太阳电池的输出。但太阳电池的最大功率点是变化的。当太阳电池的最大功率点超出所控制的范围时,就会浪费一部分能源。因此,为了有效利用太阳能,就必须跟踪控制太阳电池的最大功率点来调节太阳电池的输出;同时将蓄电充电电压限制在一定的范围,以保证蓄电池有稳定的电压。在并网发电光伏系统中,通过跟踪控制太阳电池的最大功率点来调节太阳电池的输出,可以随时将系统富裕的电能馈送到常规电网,最大限度地利用太阳能。 DC2DC变换器是通过控制电压的方法将不控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路,被广泛应用于开关电源、逆变系统和用直流电动机驱动的设备中[1]。用DC2DC变换器可以实现最大功率点的跟踪(MPPT)。实际使用中用DC2DC变换器实现MPPT有不同的方法,其中谐振法是利用开关型电压逆变器的输出电压,通过电感、电容产生谐振,电感上的电压通过变压器和桥式整流向蓄电池充电。该方法可以通过改变工作频率来调节输出电压和电流,实现MPPT,但线路较复杂,需用中间变压器,本文将DC2DC变换器接入太阳电池的输入回路,并将对DC2DC变换器的输入、输出电压和电流测量结果通过单片机的分析运算,由单片机输出PWM脉冲调节DC2DC转换器内部开关管的占空比来控制太阳电池的输出电流,从而使蓄电池电压保持恒定。同时通过控制开关管的占空比也可调节太阳电池输出。由于采用了升降压式(buck2boost)DC2DC转换电路[2]来实现MPPT,所以该方法电路简单、软硬件结合、控制方法灵活。 2　MPPT原理和控制方法[3] 2.1　升降压式DC2DC变换电路 升降压式DC2DC转换电路原理如图1。在开关管Q1处于导通状态时,电源给电感L充电,L上的 光电子?激光 第14卷第8期　2003年8月 J ournal of Optoelectronics?L aser Vol.14No.8　Aug.2003 X收稿日期:2003203212 　3　基金项目:“十五”国家重大科技攻关资助项目(2002BA901A44) 　33E2m ail:zhaogs@https://www.wendangku.net/doc/3c6820445.html,

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法 12月29日作者：周建华李冰郭玲田苗苗陈增禄来源：《中国电源博览》总第128期编辑：孙伟 摘要：最大功率点跟踪（MPPT）是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。 1 引言 日本福岛核电站事故之后，多国陆续宣布暂停核电建设，而太阳能是永不枯竭的清洁能源，而且更加稳定、安全。据国家权威数据，在“十二五”期间，中国光伏发电装机容量达到万千瓦。但由于光伏组件本身特性的非线性，受环境温度、日照强度、负载等因素的影响，均会使其输出最大功率点发生变化，导致光伏组件转换效率很低。而所有光伏发电系统均希望光伏组件在相同日照、温度条件下输出尽可大的功率，这就提出了对光伏组件最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的问题。本文首先讨论了光伏组件本身的P-V,I-V特性，以及温度、光照的影响；然后具体分析了几种常见的MPPT控制方法，并对3种MPPT控制方法作简单的比较。 2 光伏组件的特性

A. 物理数学模型 根据半导体物理学理论，太阳能组件的等效物理模型如图1所示。 其中： IPH 与日照强度成正比的光生电流； I0 光伏组件反向饱和电流，一般其数量级为10-4A； n 二极管因子； q 电子电荷，； K 玻尔兹曼常数, J/K； T绝对温度（ K）； RS光伏组件等效串联电阻； RP光伏组件等效并联电阻；

式（1）中参数IPH、Io、Rs、RP、n与太阳辐射强度和组件温度有关，而且确定这些参数也十分困难。 B. 温度、光照对输出特性的影响 受外界因素(温度、光照强度等)影响，光伏组件输出具有明显的非线性，图2、图3分别给出其I-V特性曲线和P-V特性曲线。 由以上两图可知，光伏组件的输出短路电流（Isc）、最大功率点电流（Im）随光照强度的增强而增大。光照强度的变化对组件开路电压影响不大，最大功率点电压（Um）变化也不大，如图3-A所示。温度对光伏组件的输出电流影响不大，短路电流（Isc）随温度升高而略微增加。但开路电压（Uoc）受温度影响较大，开路电压随温度升高近似线性地下降，因此温度对光伏组件最大输出功率有明显影响，从图2-B曲线的峰值变化能够看出。

光伏电池最大功率跟踪点的研究

光伏电池最大功率跟踪点的研究 刘顺炮 1 郑建勇 1 张先飞1 梅军1 顾东亮2 1)东南大学电气工程系, 南京 210096 2 )中国电子科技集团公司28所,南京 210007） 1)Email:liushunpao@https://www.wendangku.net/doc/3c6820445.html,2)Email:gudongliang@https://www.wendangku.net/doc/3c6820445.html, 摘 要 针对光伏电池的等效电路及伏安特性的特点，通过简化和等效构造了适合于数字仿真的光伏电池模块，通过深入理论的具体分析，得出实现光伏电池输出功率最大化的理论基础，采用了基于BOOST电路的最大功率跟踪器的主电路拓扑和基于导纳增量的可变占空比增量的跟踪控制算法，最后通过仿真验证了该跟踪控制器主电路的合理性及跟踪算法具有快速响应的优越性。 关键词 光伏发电；最大功率点跟踪。 1引言 光伏发电具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点，越来越受到关注，在未来的供电系统中将占有重要的地位，而光伏发电的根本原理是先由一种光伏电池吸收光能如自然界的太阳光转化为电能，该电能再经过各种电力电子变换器的电能储存、电能质量的改善从而实现电能的实际应用.其中光伏电池 是作为光伏发电系统中功率输出的源头，但由于其物理特性以及制造工艺的影响造成了其转换效率低且价格昂贵，根据光伏电池的物理特性可以得知它的输出特性呈非线性且受外界环境影响大，如温度和光照辐射强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化，这些特性直接影响了光伏电池的最大功率的输出，所以充分利用光伏电池所转换的能量是光伏发电系统的一个关键的技术要求，而要解决这个问题可在光伏电池与负载间加入最大功率点跟踪装置，使光伏电池始终能够工作在最大功率点，以便最优化地利用太阳能，为此提出各种最大功率跟踪算法[1][2][3]，1)功率匹配（Power-matching scheme）；2）曲线拟合技术（curve-fitting technique）3）扰动和观察 （perturb-and-observe method）；4）导纳增量法（incremental conductance algorithm）。本文在分析这些方法的优劣的基础上，以最大功率跟踪为一要优化函数，该优化函数是一个以精度、响应速度、可靠性等为自变量的函数，通过对这几个自变量的权衡和优化实现了一种可靠的、实用的、精度和响应速度相匹 图1 光伏电池的等效电路 配的控制算法。 2 光伏电池的等效电路及输出特性 根据光伏电池的具体的物理结构和电气表现特性可以得出光伏电池的等效电路如图1，从图1光伏电池的等效电路可以进一步得出 光伏电池的输出特性的方程[4]如下： ()s LG OS s sh V+I q -exp V+I-1- AkT R I=I I R R ?? ?? ?? ?? ?? ?? （1）其中：I、V分别为光伏电池单元的输出电流、电压, r T=301.18K-参考温度 λ-日照强度（W/㎡）；T-电池单元温度（工作温度）, s R--串联等效电阻； sh R-并联等效电阻,SCR I为25℃ 、1000W/㎡下的

太阳能电池最大功率点跟踪技术探讨

第31卷　第4期 2008年8月 电子器件 Chinese J ournal Of Elect ron Devices Vol.31　No.4Aug.2008 Study T echnology of Maximum Pow er Point T racker on the Solar Cell 3 YA N G Fan 3 ,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@https://www.wendangku.net/doc/3c6820445.html,. 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

光伏电池及其最大功率点跟踪

光伏电池及其最大功率点跟踪 1光伏电池 1.1 光伏电池简介 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能即时转化为电能的器件。当太阳光照在半导体p-n结上，由于吸收了光子的能量，会形成电子--空穴对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，这使得相应区域的主载流子的浓度在靠近p-n结部分增加，而这种局部浓度的增加必然使得主载流子朝着外部接触面的方向扩散，导致外部端子上产生电压，接通电路后就形成电流。单体的单晶硅光伏电池的输出电压在标准照度下只有0.5V左右，常见的单体电池输出功率一般在1W左右，一般不能直接作为电源使用。单体电池除了容量小以外，其机械强度也较差。因此在实际应用中，将若干光伏电池单体串并联并封装起来成为有比较大的输出功率（几瓦到几百瓦不等）的太阳能电池组件。光伏电池组件再经过串并联就形成了光伏电池阵列，可以作为大型光伏并网逆变器的功率输入。

图2.1 太阳能电池单体、组件、方阵示意图 1.2 光伏电池数学模型 光伏电池的数学模型[12]可以由图2.2所示的单二极管等效电路[13]来描述。 图中L R 为光伏电池的外接负载，负载电压为L U ，负载电流为L I 。s R 和sh R 为光伏电池内阻。s R 为串联电阻，通常阻值较小，取决于体电阻、接触电阻、扩散电阻以及电极电阻等；sh R 为旁路电阻，一般阻值较大，取决于电池表面污染和半导体晶体缺陷引起的边缘漏电以及耗尽层内的复合电流等。VD I 为通过p-n 结的总扩散电流。sc I 代表光子在光伏电池中激发的电流，取决于辐照度、电池面积和本体温度T 。

L I L 图2.2 光伏电池的单二极管等效电路 )1(0-=AKT qE D VD e I I (2.1) 式中0D I 为光伏电池在无光照时的饱和电流。 旁路电阻两端电压s L L sh R I U U +=，流过旁路电阻的电流为 ()sh s L L sh R R I U I /+=。 由以上各式可得负载电流为： sh s L L AKT R I U q D sc L R R I U e I I I s L L +-???? ??--=+1) (0 (2.2) 一般s R 很小，sh R 很大，可以忽略不计。可得理想光伏电池特性： )1(0--=AKT qU D sc L L e I I I (2.3) 由式2.3可得 ??? ? ??+-=1ln 0D L sc L I I I q AKT U (2.4)

分布式最大功率点跟踪系统提高光伏系统效率

如何利用分布式最大功率点跟踪系统提高光伏系统效率 太阳能是市场上最有前景的可再生能源之一。由于政府推出激励政策和传统电力成本不断攀升的影响，越来越多的家庭开始转向太阳能，并在屋顶安装光伏（PV）系统。按照目前的光伏系统价格计算，用户通常在 7-8 年后才能获得投资回报。政府激励政策和光伏系统的使用寿命必须能持续 20 年或更久。太阳能光伏系统的投资回报取决于该系统每年的发电量，因此用户需要的光伏系统必须具备高效、可靠和易于维护等特性，从而可以获得最大限度的发电量。 如今，很多安装太阳能光伏系统的用户已经意识到部分或间歇性的遮蔽会影响到系统的发电量。 部分阴影遮蔽对太阳能光伏系统的影响： 当树木、烟囱或其他物体投射的阴影遮挡住光伏系统时，就会导致系统造成“失配”问题。即使光伏系统只受到一点点阴影的遮挡都会导致发电量的大幅下跌。部分遮蔽导致的系统失配对发电量的实际影响很难通过简单的计算公式获得。因为影响系统发电量的因素很多，包括内部电池模块间互连、模块定向、光伏电池组间的串并联问题以及逆变器的配置等。光伏模块通过多个电池串相互连接而成，每个电池串被称为一个“组列”。每个组列由一个旁路二极管来保护，以免一个或多个电池被遮蔽或损坏时导致整个电池串因为过热而受到损坏。这些串联或并联的电池组列能够使电池板产生相对较高的电压或电流。本文来自环球光伏网 光伏阵列由串联在一起的光伏模块通过并联构成。每串光伏模块的的最大电压必须低于逆变器的最大输入电压额定值。 当光伏系统部分被遮蔽时，未被遮蔽的电池中的电流流经被遮蔽部分的旁路二极管。 当光伏阵列受到遮蔽而出现上述情况时，会产生一条具有多个峰值的 V-P 电气曲线。图 1 显示了具有集中式最大功率点跟踪系统( MPPT) 功能的标准并网配置，其中一个组列的两个电池板被遮蔽。集中式 MPPT无法设置直流电压，因此无法令两个组列的输出功率都达到最大。在高直流电压点 (M1)，MPPT 使未遮蔽组列的输出功率达到最大。在低直流电压点 (M2)，MPPT 将使遮蔽组列的输出功率达到最大：旁路二极管绕过遮蔽电池板，此组列的未遮蔽电池板将提供全量电流。阵列的多个 MPP 可能导致集中最大功率点跟踪（MPPT）配

光伏发电系统中的最大功率点跟踪

光伏发电系统中的最大功率点跟踪 摘要：所谓MPPT(最大功率点跟踪)，即是指控制器能够实时侦测太阳能电池板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使得光伏组件工作在最大功率点输出状态下，实现光伏逆变器的最大功率输入，提高阳光的利用率。 光伏电池输出特性具有明显的非线性,受到外部环境包括日照强度、温度、负载以及本身技术指标如输出阻抗等影响，只有在某一电压下才能输出最大功率，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点。由于目前光伏电池的光电转换效率比较低，为了有效利用光伏电池，对光伏发电进行最大功率跟踪 (MaximumPowerPointTracking ，简称MPPT)显得非常重要。 太阳能光伏并网发电系统 太阳能电池原理 太阳能电池由硅半导体PN 结构成，在硅半寻体中从硅原子的价电子层中分离出一个电子需要一定的能量，该能量称为硅的禁带宽度（在室温下硅的禁带宽度为1.12eV ），当一定强度的光照射到硅半导体时，能量大于硅的禁带宽度的光子将使硅半导体中的价电子受到激发而成为自由电子，从而在半导体内形成光生电子－空穴对，这些电子－空穴对由于热运动会向各个方向扩散。当这些电子、空穴扩散到PN 结边界时在内建电场作用下，在N 区的电子－空穴会进入P 区，而在P 区的电子则在电场作用下进入N 区，从而在PN 结的两侧产生正负电荷的积累，使P 型层带正电，N 型层带负电，因此在PN 结上产生了电动势。这个现像被称为“光生伏特效应”。 R 光照 图错误!文档中没有指定样式的文字。.1光伏电池原理 太阳能电池特性 目前光伏系统中使用的电池多为硅太阳电池，包括单晶硅、多晶硅以及多晶硅薄膜电池，这些硅电池的输出具有强烈的非线性特性，他们的输出受太阳光照强度、环境温度以及负载的影响，如图错误!文档中没有指定样式的文字。.2所示是在恒度温度下，不同光照强度时太阳能硅电池的输出特性。

最大功率跟踪原理及控制方法

最大功率跟踪原理及控制方法 2.1最大功率跟踪原理 太阳能电池的输出特性如图一所示，从图中的P/V特性曲线可以看出，随着端电压的增加输出功率先增加后减小，说明存在一个端电压值，在其附近可获得最大功率，因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率,一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点,使之始终工作在最大功率点附近,这一过程就称之为最大功率点跟踪-MPPT。 图一光伏电池的特性曲线 2.2 最大功率跟踪的控制方法 MPPT的控制方法：光伏系统中的最大功率点跟踪的控制方法很多，使用最多的是自寻优的方法，即系统不直接检测光照和温度，而是根据光伏电池本身的电压电流值来确定最大功率点。这种方法又叫做TMPPT(True Maximum Power Point Tracking)。在自寻优的算法中，最典型的是扰动观察法和增量电导法。本论文使用扰动观察法，扰动观察法主要根据光伏电池的P-V特性，通过扰动端电压来寻找MPPT，其原理是周期性地扰动太阳能电池的工作电压值( ),再比较其扰动前后的功率变化，若输出功率值增加，则表示扰动方向正确，可朝同一方向(+ )扰动；若输出功率值减小，则往相反(- )方向扰动。通过不断扰动使太阳能电池输出功率趋于最大，此时应有[8]。此过程是由微处理器即C8051F320控制完成的。 3、系统的总体结构 3.1系统的结构图 系统的结构图如图二所示。其中单片机要采集太阳能电池的输出电压和输出电流及蓄电池的充电电流和开路电压，通过一定的控制算法（即改变占空比），调节太阳能电池的输出电压和电流，从而实现太阳能电池在符合马斯曲线的条件下以最佳功率对蓄电池充电，系统的硬件主要由核心控制模块、采样模块、驱动模块、升压式DC/DC变换器模块组成。

最大功率点跟踪(MPPT)

电子知识 最大功率点(2)MPPT(14) MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。 要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。这样设定的原因，(有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V! 现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大

的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。 理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。 从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器 为什么要使用MPPT ? 太阳能电池组件的性能可以用U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率(U*I)就在这条U-I曲线上移动。电池组件的输出要受到外电路的影响。最大功率跟踪技术就是利用电力电子器件配合适当的软件，使电池组件始终输出最大功率。 如果没有最大功率跟踪技术，电池组件的输出功率就不能够在任何情况下都达到最佳(大)值，这样就降低了太阳能电池组件的利用率。 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据转换为IBIS格式方法；提供用于仿真可被计算机识别布局布线信息；提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析

光伏发电系统最大功率点跟踪技术综述 张燕东

光伏发电系统最大功率点跟踪技术综述张燕东 发表时间：2019-07-05T12:45:52.307Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：张燕东 [导读] 摘要：近年来能源短缺和环境污染问题日益严重，清洁、高效、环保的能源受到市场追捧，正因如此，光伏发电技术重要性越来越凸显。 （中国三峡新能源有限公司内蒙古分公司内蒙古呼和浩特 010000） 摘要：近年来能源短缺和环境污染问题日益严重，清洁、高效、环保的能源受到市场追捧，正因如此，光伏发电技术重要性越来越凸显。光伏发电系统由太阳电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，可以将太阳光能转换成电能。系统可靠性高，使用寿命长，不污染环境，能独立发电又能并网运行。对于大型光伏阵列，电能输出具有非线性特征，与外界温度、光照条件和用电负载有关，太阳电池很难一直工作在最大功率点处。因此，为了使光伏发电效率高，需要采用最大功率点跟踪技术(MPPT)，该技术可以预测和跟踪最大功率点，使光伏系统在最大功率点工作。本文综述了近年来逆变器控制策略的研究成果，分析各类控制原理和特点，在此基础上，提出了最大功率点追踪技术的发展方向及改进方法。 关键词：光伏发电系统；最大功率点；跟踪技术综述 最大功率点跟踪技术（MPPT）策略对于光伏发电系统的功率损耗有着重要的影响，针对当下光伏发电研究的热点问题，本文研究了光伏输出特性，对比了三种最为成熟和广泛的控制算法，并且运用电量增导法进行建模和仿真，仿真结果在0.04s时功率达到稳定，说明了电量增导算法的正确性和实用性，具有一定的研究意义。 1改进的MPPT算法 1.1自适应变步长的增量电导 传统增量电导法是固定步长的，这种方法在跟踪速度和稳态精度的要求方面有着很大矛盾，小步长能够提高精度，但系统的跟踪速度很慢；大步长可以有效提高跟踪速率，但这是以降低跟踪精度和系统稳定性为代价的。当光伏系统的运行点离最大功率点较远时，dP/dV较大，此时可以适量增加变量步长以增加系统的动态响应速率。文献[3]提出了对电导增量法的一种改进算法，即：将dP/dV作为步长的变化系数，实现步长的自动调整。与传统的电导增量法相比,该方法通过步长的自动调整，减少了所需的实际运行时间,提高了采样率,具有良好的跟踪精度和快速的收敛速度，降低了系统成本。增量步长由换算系数和dP/dV确定，改进了增量步长的确定方法，增量步长直接由ΔP和一定的换算系数确定；对自适应变步长电导增量法做了验证，用Labview(实验室虚拟仪器工程工作台)实现了增量电导MPPT算法。 1.2模糊控制技术 模糊控制是智能控制方法的一种，其特点是在设计过程中不需事先知道被控对象的精确模型，对难以建立精确模型的复杂对象，可以根据操作经验直接进行控制，因此控制设计简单。提出将模糊逻辑控制技术应用到光伏系统最大功率点追踪中，即基于模糊逻辑控制和光伏系统的模糊逻辑控制算法。并将太阳电池板在Matlab和Simulink中进行了建模分析，对该算法进行了验证。该方法采用基于模糊逻辑的控制器,模糊逻辑控制器具有健壮性和相对简单的设计优点,有两个输入和一个输出。 1.3神经网络技术 神经网络技术是一种仿人思维的控制技术，它不依赖于被控过程的数学模型，抗干扰能力较强，具有黑箱学习模式特点，用于具有非线性特性的光伏系统的MPPT技术十分合适。但神经网络系统的学习模式需要长期训练，且输入、输出数据关系难以表达。由于神经网络控制技术和上文所述模糊控制技术可以实现优势互补，如果把模糊算法和神经网络结合，将能够更好的对MPP进行追踪。提出一种自适应神经-模糊推理系统(ANFIS)的最大功率点跟踪方法。该方法将温度和辐照度确定为反映影响光伏阵列工作点的环境条件的控制系统的输入变量、ANFIS控制器的输出标识为占空比，通过馈送适当占空比给激活转换器的开关来频繁地估计参考电压，使得光伏系统以其MPP电压工作，以实现MPP电压控制光伏系统的功能。该方法通过实测数据提取模糊控制规则，并将其嵌入模糊控制器当中去，确定隶属函数，有效降低了模糊推理函数(FIS)的设计难度，反应速度快、对环境变化适应性强、具有学习能力，针对光伏系统使用过程中的变化，只需记录实测数据训练新的FIS，并将它转换成相应控制程序，即可实MPPT控制器的优化升级，具有很高的实际应用价值。 2最大功率点跟踪技术研究与仿真 MPPT其本质就是通过控制输出变量参数的数值，寻找最优的输出点，使得光伏阵列能够在不同的环境和光强度下保持输出功率的最大。实现最大功率点跟踪控制的方法很多，常用的MPPT方法有：电导增量法、扰动观察法、恒定电压法、滞环比较法、最优梯度法等。较为常用的算法一般是前三种。每种算法都有其优缺点和最试用的场合，本文主要阐述电导增量法控制算法，并根据其理论进行仿真研究。 3阴影下的MPPT算法 传统的MPPT算法可以在均匀的太阳辐射或恒定的环境条件下正确地跟踪MPP，因为在P-V曲线上有一个MPP。在有部分阴影的条件下(PSCS)或快速变化的环境条件下，光伏组件上的太阳辐照度变得不均匀。在这种情况下，P-V曲线上出现了许多局部MPP，其中只有一个是全局最大功率点(GMPP)。GMPP是在多个MPP中拥有最高权力值的点。在P-V曲线中存在多个MPP的情况下，传统的MPPT算法无法跟踪GMPP。提出了基于模糊逻辑控制器的跟踪回路和扫描储存的办法，该方法结合了基于模糊逻辑控制器(FLC)的新的跟踪循环与扫描和存储算法,通过扫描和存储过程识别GMPP及其相应的占空比(DGMPP)，之后激活基于跟踪循环的FLC来跟踪所识别的GMPP。该方法的优点是保证了在复杂阴影、快速瞬态变化的阴影模式下GMPP的准确、快速收敛。大大提高了跟踪效率，并显著降低了响应时间。同时使用电压和电流偏差的快速动态MPPT技术。首先建立了一个简单的光伏系统，MPPT控制器首先根据公式分别计算电压和电流的偏差DVPV和DIPV。然后，计算功率两侧斜率a和b，如果a>0和b<0(MPP的左侧)，则电流IPV通过减小DS而不断降低，反之升高，以将PV模块的工作点移动到MPP。该方法其他MPPT方法相比，提供了最短的收敛时间，即具有非常快的高精度动态响应和最高的MPPT效率。粒子群优化法(POS-MPPT)基于粒子群、目标函数或适应度函数，通过递归与粒子间相互作用，目标函数将当前的光伏发电系统与前一次迭代得到的光伏发电功率进行对比，找到相对更接近的MPP，从而找到GMPP，同时通过使用PSO-MPPT进行全局MPPT技术，克服与局部遮蔽相关的不匹配现象问题。与其他MPPT技术相比，PSO-MPPT始终能够达到GMPP，提高了光伏系统的效率。基于遗产算法的最大功率点跟踪方法。首先选择当前的迭代k期望的输出电压，计算当前功率，考虑局部阴影影响，组合了两个迭代k期望的输出电压以产生一个新的迭代k期望的输出电压，再计算功率，进行对比确定GMPP。该方法解决了古典MPPT算法中扰动观测法或增量电导法在发现的第一个最大功率点中