基于扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪控制.pdf

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1、第32卷第3期贵州大学学报(自然科学版)Vo1．32No．32015年6月JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences)Jun．2015文章编号1000—5269(2015)03—0079—06DOI：10．15958／j．cnki．gdxbzrb．2015．03．17基于扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪控制黄业广，郝正航，张晓航(贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025)摘要：本文阐述并搭建具有最大功率跟踪控制的光伏电池模型。该模型根据光伏电池输出特性数学模型，利用厂家提供的光

2、伏电池基本参数拟合出其电压一电流与电压一功率曲线，并利用扰动观察法使其工作在最大功率点附近，为其深入设计与应用打下良好基础。关键词：光伏电池；最大功率跟踪控制；扰动观察法中图分类号：TM615文献标识码：A随着经济的发展、人口的增加和社会的进步，联电阻损耗，电池边沿与电池微划痕漏电会引起并开发和使用无污染的可再生能源是人类面临的重联电阻损耗，故光伏电池的等效电路如图1所大课题I3。太阳能以其资源丰富、可再生、无污示。染等特点，使光伏发电成为新能源开发中的主Ivvv流_4’5J。光伏电池是将太阳能转化为电能的核心flRs部

3、件，但是在目前的技术水平下，光伏发电的不确定性使得它在具体应用中存在着明显的局限三二)z：q-性，。因此，设计与改良控制手段，进一步减小j光伏发电的不确定性因素从而让光伏电源达到一“即插即用”的效果，是当前的重要课题。文献图1光伏电池等效电路[8]、[9]研究了分布式光伏电源接入智能配电网在图1等效模型中，为光伏电池输出电流，后产生的影响，文献[10]提出了基于Matlab的光为流过二极管的电流，R为电池串联电阻，R伏组件通用仿真模型。为电池并联电阻，为负载大小，为负载电压。本文以光伏电池的物理电路模型为理论基础，1．2

4、光伏电池的数学模型基于其输出特性进行了光伏电池的数学建模，利用由图1可得负载电流的表达式为：厂家提供的光伏电池基本参数拟合出其电压一电，f=—Id—^(1)流与电压一功率曲线，并利用扰动观察法的寻优跟流过二极管的电流大小为：踪控制策略控制升压斩波电路进行最大功率追踪，无论太阳辐照度、温度和负载特性如何变化，都能Id=Ioexp[-1](2)使光伏电池组工作在最大功率点附近，达到充分地由此可得输出负载电流为：发挥光伏电池组效能的目的。=Nj—Io{exp[!]一1}一1光伏电池的等效电路与数学模型1．1光伏电池的等效电路U

5、+IlRs光伏电池受光的照射产生电流，其大小随光照强度而变化。当光照强度一定时可将电池视为恒式中，，0为PN结反向饱和电流，Ⅳ。与Ⅳ2分别流源。在实际应用中，材料本身的电阻率会引起串为光伏组件的并联与串联个数。收稿日期：2015—03—1l基金项目：国家自然科学基金项目资助(51267003)作者简介：黄业广(1986一)，男，在读硕士，研究方向：分布式光伏发电并网控制及其对电网运行影响，Email：603292098@qq．corn．通讯作者：黄业广，Email：603292098@qq．COITI．·80·贵州大学学

6、报(自然科学版)第32卷式(3)是一个两端均有，的超越方程，应用起来较为困难，因此需要对其简化。由于R<

7、对传感器精度要求=U。=U⋯，(7)高，且扰动步长不易确定。sc，，(3)功率回授法：通过采集太阳能光伏电池阵=Ⅳre，一，0exp[一1](8)列的电压与电流值计算出当前输出功率值，然后与当光伏电池开路时，U=U。，，=0，由(4)式前次输出功率作比较从而控制调整电压值，当达到可得：最大功率点时退出。其控制方法实现方便，但稳定性及可靠性不理想。I1o0=一exp(g／AK)(4)扰动观察法：每隔一定时间改变一次光伏当光伏电池工作在最大功率点时，仍可由(4)电池的输出电压使其工作在最大功率点处。与功式得：率回授法不同的是

8、，系统将在最大功率点处震荡运行，稳定性与可靠性有提升，其结构简单，算法简=Nils10exp[-1]易，但其扰动步长同样不易确定¨。(10)2．2基于扰动观察法的动态控制结合(9)(10)两式得：2．2．1基于扰动观察法的动态控制原理目前应用较为广泛的是改变斩波电路的占空比来实现⋯的跟踪¨，实现方法如图3所示。R=⋯