改进后的光伏

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1、独立光伏系统中MPPT控制方法综述1引言太阳能光伏产业是世界发展速度最快的行业之一。为实现能源和环境的可持续发展，世界各国均将太阳能光伏发电作为新能源与可再生能源发展的重点。因其清洁、安全、无噪声、无污染、寿命长、资源永不枯竭等特点，太阳能被广泛的运用到各个领域中，光伏产业的不断兴起，它将是未来的主导能源之一。由于光伏电池的输出电压和输出电流随着日照强度和电池结温的变化具有强烈非线性，因此在特定的工作环境下存在一个唯一的最大功率输出点(MPP)。在实际的应用系统中，自然光的辐照强度及透光率均在不断的变化，为了在同样的日照强度和电池结温下获得尽可能多的电能，就存在一个最大功率点输

2、出跟踪(MPPT)的问题。光伏系统可以分为三类：独立光伏系统、联网系统、混合系统。独立光伏发电系统主要用于山区或偏远地区等市电无法到达的地方。其设备的容量通常在数十到数百瓦之间。其供电可靠性受气象环境、负荷等因素影响很大，供电稳定性也相对较差，很多时候需要加装能量储能和能量管理环节，结构图如图1所示。本文对常用的MPPT控制方法进行了分类分析并重点对一些更适用的MPPT控制方法进行有机的结合进行了阐述与分析。图1独立光伏发电系统结构图2最大功率点的跟踪(MPPT)2.1太阳能电池的光伏特性图2结温不变光照强度变化图图2是光伏电池结温不变，太阳光照强度变化时的一组和特性曲线，从图

3、中可以得出以下结论[26,27]①光伏电池的短路电流随光照强度增强而变大，两者近似为比例关系；光伏电池的开路电压在各种日照强度下变化不大；②光伏电池的最大输出功率随光照强度增强而变大，且在同一日照环境下有唯一的最大输出功率点。在最大功率点左侧，输出功率随电池端电压上升呈近似线性上升趋势，到达最大功率点后，输出功率开始快速下降，且下降速度远大于上升速度；③如图所示：在虚线的左侧，光伏电池的特性近似为电流源，右侧近似为电压源。虚线对应最大功率点时光伏电池的工作电流，约为电池短路电流的；④如图所示：结温一定的情况下，光伏电池最大功率点对应的输出电压值基本不变。该值约为开路电压的。图3

4、为光伏电池日照强度不变、结温变化情况下的一组和特性曲线，从图中可以得出以下结论：图3①如图所示：光伏电池的结温对光伏电池的短路电流影响不大，随着温度的上升输出短路电流只是略有增加；光伏电池的开路电压随电②如图所示：光伏电池输出功率总的变化趋势与不同日照条件下的功率变化相似。但相同日照情况下其最大输出功率随电池温度的上升而下降，且最大功率点对应的工作电压随温度上升而下降。综上所述，光伏电池的输出功率与它所受的日照强度、环境温度有密切的关系。在不同外部环境情况下，光伏电池的输出功率会有较大的变化。因此光伏发电系统必须采用相关电路和控制方法对输出功率加以控制使其输出最大功率。2.2M

5、PPT原理光伏电池的输出与日照强度和环境的温度有很大的关系，为了使光伏电池在任意的日照和温度下，都能有最大功率输出，即光伏电池始终工作在最大功率点处，首先要确定最大功率点在光伏电池伏安特性曲线上位置。图2、3分别表示了同一温度、不同的日照强度下和不同的温度、同一日照强度下光伏电池的特性曲线，为便于说明，将光伏陈列的输出特性重新绘制如图4所示。假定图中曲线1和曲线2为两不同日照强度下光伏陈列的输出特性曲线，A点和B点分别为相应的最大功率输出点；并假定某一时刻，系统运行在A点。当日照强度发生变化，即光伏陈列的输出特性由曲线1上升为曲线2。此时如果保持负载1不变，系统将运行在A,点，

6、这样就偏离了相应日照强度下的最大功率点。为了继续跟踪最大功率点，应当将系统的负载特性由负载1变化至负载2，以保证系统运行在新的最大功率点B。同样，如果日照强度变化使得光伏阵列的输出特性由曲线2减至曲线1，则相应的工作点由B点变化到B,点，应当相应的减小负载2至负载1以保证系统在日照强度减少的情况下仍然运行在最大功率点A。图4从理论上讲，只要将光伏电池与负载完全匹配、直接耦合(如被充电的蓄电池类负载)，光伏电池就能处于高效状态，负载的伏安特性曲线与最大功率点轨迹曲线即可重合或渐近重合，即光伏电池实现了最大功率点跟踪。但在日常生活中很难满足负载与光伏电池的直接耦合条件。这时，往往需

7、要增加一个最大功率跟踪器，来实现负载与光伏电池间达到最佳的匹配[14-19]。（超牛论文），下图为光伏电池与其负载之间的一个简化的线性电路原理图(加入文献)：图5对于图5所示线性电路，负载上的功率为：方程两边对求导，因为、都是常数，所以可得当时，有最大值。对于线性电路来说，当负载电阻等于电源内阻时，电源有最大功率输出。虽然光伏电池和转换电路都是强非线性的，然而在极短时间内，可以认为是线性电路。因此只要调节转换电路的等效电阻使它尽可能的接近光伏电池的内阻，就可以实现光伏电池的最大输出。由光伏电