04基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪

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1、万方数据2009年6月第24卷第6期电工技术学报TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYV01．24No．6Jun．2009基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪刘邦银段善旭刘飞徐鹏威(华中科技大学电力电子研究中心武汉430074)摘要常规的扰动观察法具有算法简洁、跟踪效率高的特点，在光伏阵列的最大功率点跟踪系统中得到广泛的应用。然而常规扰动观察法由于采用固定的扰动步长，难于同时获得较高的响应速度和稳态跟踪精度。本文提出了一种固定电压启动的变步长扰动观察算法，并与常规的扰动观察法进行了对比实验，实验结果证明了该方法

2、的有效性。关键词：光伏阵列最大功率点跟踪扰动观察法变步长中图分类号：TM615PhotovoltaicArrayMaximumPowerPointTrackingBasedonImprovedPerturbationandObservationMethodLiuBangyinDuanShanxuLiuFeiXMPengwei(HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074China)AbstractTheconventionalperturbationandobservation(P&O)methodisw

3、idelyusedinthephotovoltaicarraymaximumpowerpointtrackingsystemduetoitssuccinctnessandhightrackingefficiency．However,theexcellentdynamicresponseandstableperformanceoftheP&Oalgorithmisdifficulttoachievesynchronouslyduetoadoptingfixedperturbationstepsize．AnimprovedP&Oalgorithmwithconsta

4、nt·-voltage·-startandvariablestepsizeisproposedinthispaper．Thecontrastiveexperimentalresultsoftheimprovedandconventionalalgorithmarepresentedtodemonstrateitseffectiveness．Keywords：Photovoltaicarray,maximumpowerpointtracking(MPPT)，perturbationandobservationmethod，variablestepsize1引言在太

5、阳能光伏发电系统中，光伏阵列将太阳能转化为直流电能，再由电力电子变换器将直流电能变换为负载需要的各种形式的电能。由于光伏阵列输出的电流．电压(1-V)和功率．电压(P．y)特性呈非线性、具有最大功率点，而且其最大功率点随着光照和环境温度等因素变化，为了提高系统的能量转化效率，必须采用适当的最大功率点跟踪算法控制光伏发电变换器，保证系统总是运行在光伏阵列台达环境与教育基金会电力电子科教发展计划(DREK200501)和国家自然科学基金重点(50837003)资助项目。收稿日期2007．12．20改稿日期2008—07-08最大功率点。常用的光伏阵列的最大功率点跟踪

6、算法包括固定电压或电流跟踪法、爬山法、扰动观察法和导纳增量法等【l】，其中扰动观察法由于算法简洁、容易实现、与光伏阵列的电气特性参数无关和跟踪效率高的特点得到了广泛应用12-5]。当采用定步长的扰动观察法时，步长越短，光伏系统在最大功率点附近振荡的幅度越窄，能量损失越小，但达到最大功率点需要扰动的次数就越多，所用的跟踪时间也越长，反之当步长较长时跟踪速度快，但在最大功率点附近波动幅度大，能量损失也严重，因此光伏系统最大功率点跟踪的速度和稳态精度难以同时保证，只能根据实际需求折中选取扰动步长，以获得可接受万方数据电工技术学报2009年6月的动态和稳态性能【5】。为

7、了解决常规定步长扰动观察法的跟踪速度与稳态跟踪精度之间的矛盾，本文提出了一种简洁的定电压启动的自适应变步长算法。并在一台高频隔离的推挽型DC／DC变换器上与常规的定步长扰动观察法进行了对比实验，验证了改进算法的有效性。2定步长扰动观察法的改进2．1改进算法的基本思想以光伏阵列的开路电压和短路电流为参考，定标之后的，-y，P．V和abs(dP／d聊．V特性曲线如图1所示。由图1可以看出，光伏阵列的dP／dV曲线有如下特点：fdP／(dV)>0最大功率点的左侧{dU(dV)=0最大功率点(1)ldP／(dV)<0最大功率点的右侧且无论在最大功率点的左侧或者右侧，随着

8、逐渐接近最大功率点，dP