太阳能电池板最大功率跟踪技术的研究

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1、太阳能池板最大功率跟踪技术的研究邱冠华王洪跃吴阳(沈阳工程学院,沈阳110136)摘要:本文针对光伏发电技术中太阳能池板最大功率工作点展开研究，首先阐述了太阳能池板发电原理及建立数学模型进行了深入分析。针对太阳能池板输出特性及最大功率跟踪的方法，本文对比分析了传统的恒定电压法，扰动观察法和电导增量法，总结优缺点后提出了改进型变步长电导增量法。在距离最大功率点较远的时候，采用较大的步长，缩减追踪时间，在最大功率点附近时，步长减小，增大追踪精度。利用matlab仿真软件对传统和本文所提出的变步长电导增量法进

2、行了仿真，仿真结果对比证明变步长增量法收敛速度快，效果良好。最后通过光伏发电并网试验系统进行了4.4kW太阳能池板最大功率跟踪技术实验，跟踪实验误差在3%，符合微电网技术要求。关键词：光伏发电；最大功率点跟踪；电导增量法；微电网QiuGuanhuaWangHongyueWuYang(ShenyangInstituteofEngineering,Shenyang,110136)Abstract:Inthispaper,astudyonphotovoltaicsolarcelltechnologymaxim

3、umpowerpointtracking(MPPT)ispresented.Firstadeepanalysisongeneratingprincipleofsolarcellandamathematicalmodelisconducted,thispapercomparesanalysisofthetraditionalmethodofconstantvoltage,perturbandobservealgorithmandincrementalconductancemethod.Thesummary

4、oftheadvantagesanddisadvantagesisanimprovedvariablestepsizeINCmothedispresented.Whenfarfromthemaximumpowerpoint,usingalargerstepsize,reducingthetimetracking.Whennearthemaximumpowerpoint,thestepsizeisreduced,increasingthetrackingaccuracy.Matlabsoftwareisu

5、sedforsimulationoftraditionalmethodofconstantvoltageandtheimprovedvariablestepsizeINCmothed.ThesimulationresultsthatimprovedvariablestepsizeINCmothedprovedfastconvergencetogoodeffect.FinallytheexperimentonMPPTof4.4kWthroughphotovoltaicpowergenerationandn

6、etworktestsystemiscarriedon.Theerrorofitis3%.Itisinlinewiththemicro-gridtechnologyrequirements.Keywords:Photovoltaicpowergeneration;Maximumpowerpointtracking;Incrementalconductance;Micro-grid1.光伏电池输出特性及建模太阳能池板的特性即利用半导体PN结的光电效应，利用光照产生电压差，从而将射线的热能转化为电能，这也是

7、太阳能池板的工作原理。当外加光源提供稳定照射量时，池板产生电流Iph稳定，等效为稳定电流源。虚拟接入电阻R做为负载，由于电流的存在将产生电压降，也因此将在PN结上产生电流Id。为了模拟太阳能池板特性，模型添加电阻Rs和Rsh，来描述材料特性电阻，等效电路图如图1所示：图1光伏电池数学模型图Fig.1MathematicalmodelofPhotovoltaiccells由于太阳能电池板的发电环境受温度和光照影响较大，同时具有不确定性，因此电池板的特性曲线体现出非线性的特点，本文利用matlab仿真软件，

8、通过编程和相应模块组合得到了不同温度，光照等情况下的U-I特性曲线和P-U特性曲线如图2、3、4所示，针对不同的曲线本文得到一下结论：（1）太阳能池板输出电流与光照成正比；（2）太阳能池板输出电压与温度成反比；（3）初始发电及低电压情况可等效电流源；（4）最大电压状态可以等效电压源；（5）太阳能池板存在最大功率发电点。任何发电装置都是追求发电的最大功率，即发电最高效率。针对太阳能电池板的发电特性，本文在综合对比传统的最大功率点跟踪策略，提出