一种改进的基于恒定电压法的光伏电池最大功率点跟踪方法

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1、一种改进的基于恒定电压法的光伏电池最大功率点跟踪方法摘要为了提高光伏发电系统效率，研究了基于最大功率点跟踪的光伏发电系统控制原理。传统的恒定电压法（CVT）只与一固定的Um作比较，在温度变化时，Um变化，会影响最大功率点跟踪的精度。考虑到恒定电压法的局限性以及控制方法的复杂性，本文在恒定电压法中添加一个lookuptable模块，来实现对Um的补偿。该方法规避了恒定电压法在温度变化时，由于开路电压变化导致与期望工作电压不匹配而造成的功率波动，改善了光伏阵列的最大功率跟踪的精度，同时也解决了最初的基于恒定电压法的最大功率点跟踪方法在实际应用中，需

2、要手动调节开路电压的不足，实现了系统的自动化控制。【关键词】光伏发电系统最大功率点跟踪恒定电压法电压补偿基于光伏发电系统受到光伏电池价格昂贵，成本高昂，且光电转换率较低的客观条件，光伏发电系统的普及和推广一直受到制约，因此光伏系统中的最大功率点跟踪的研究将显得格外的突出和重要。最大功率点跟踪方法分为自寻优和非自寻优两类，电池的最大功率点工作电压基本保持不变，从而提出了基于恒定电压法的最大功率点跟踪方法，但是有着很明显的缺点，就是受温度影响大，在温度变化较大时，不能持续精确地跟踪最大功率点，不能实现最优控制。本文在恒定电压法的基础上添加一个loo

3、kuptable模块，来实现对Um的补偿。该方法规避了恒定电压法在温度变化时，由于开路电压变化导致与期望工作电压不匹配而造成的功率波动，改善了光伏阵列的最大功率跟踪的精度，并通过仿真系统进行了验证。1基于最大功率点跟踪的光伏发电系统控制原理基于最大功率点跟踪的光伏发电系统控制原理如图1。通过检测光伏阵列的输出电压，并与给定电压Um进行对比，输出PWM信号控制Boost电路中的MOSFET。1.1光伏电池外特性光伏电池的输出电流有如下表达式：(1)式中各参数含义如表1所示。1.2光伏电池最大功率点跟踪原理有很多因素可以影响到光伏电池的输出功率，环

4、境温度、太阳的光照强度、电池本身由于工作或者光照而产生的温度变化等等因素都会影响到光伏电池的输出功率，这就导致了光伏电池不能一直持续工作于最大输出功率点处，如果温度差异过大，那么最大功率点偏移得就越大，可能会造成功率波动严重的问题，这样光伏电池的的工作效率就大大的受到了影响。为了适应环境变幻，以保证光伏电池工作在最大功率点处，提高工作效率，输出更多电能。在实际系统中，通过对光伏阵列当前输出电压和电流进行监测，通过相乘得到当前阵列的输出功率，将监测到的输出功率与控制器中储存下来的前一时刻阵列的输出功率相比较，如果比前一时刻所储存下来的功率大，就用

5、此时刻的功率替代前一时刻的功率，以大替小，再测，再比，不停的向最大功率点处逼近，便可使输出功率不断的逼近最大功率点，实现一种动态的平衡和追踪。2基于恒定电压法的改进型MPPT算法当太阳光照在光伏电池板上时，由光生伏打效应产生一定的光电流，通过整个系统的控制反馈，送出一个信号与PWM脉冲相比较，PWM再将结果送给Boost电路中的MOSFET,以控制电力场效应管的导通关断时间，从而改变占空比D的大小。通过调节占空比，达到调节升压比的功能，使电压维持在一个恒定的数值，基于此原理的改进型控制原理图如图2所示。MPPT发出的控制信号经PWM模块转换为脉

6、冲信号，进而调节后级DC/DC电路的占空比D。在设置占空比的时候，使用Upv和参考Um作比较。恒定电压法的缺陷就是只与一固定的Um作比较，实际Um随温度变化，会影响最大功率点跟踪的精度。考虑到恒定电压法的局限性以及控制方法的复杂性，本文采用一个列表模块，即lookuptable模块，来实现对温度变化的补偿。在该模块中，在一定的温度范围内设置一个对应的Um，当光伏阵列处在一个温度范围内时，自动的将Um调节至对应的电压。这样就在一定程度上规避了恒定电压法在温度变化时，由于开路电压变化导致与期望工作电压不匹配而造成的功率波动，在一定程度上改善了光伏阵

7、列的最大功率跟踪，提高了最大功率点跟踪的精度，而且也解决了最初的基于恒定电压法的最大功率点跟踪方法在实际应用中，需要手动调节开路电压的不足，实现了自动化控制，提升了系统的适应性。3仿真验证在matlab/simulink中对本文所提出的基于恒定电压法的改进型MPPT算法进行仿真验证。仿真中具体参数如下：UmImUocIsca3Rs17.23.521.23.9260.00080.0780.5062图3是在不同温度和照度条件下的光伏阵列仿真系统的最大功率点跟踪的波形由图3P-t图可知，当温度改变时，未经优化的基于恒定电压法，在进行最大功率点跟踪时，

8、光伏阵列输出功率波动较大，未能十分有效的跟踪最大功率。图4是在进行改进优化后的P-t波形图。由细节的图像可以看出，与温度不变的情况相比，功率的波动是仍