光伏发电最大功率跟踪的改进方法

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1、第13卷第33期2013年11月科学技术与工程V0L13No．33NOV．20131671—1815(2013)33—9954—06ScienceTechnologyandEngineering⑥2013Sci．Tech．Engrg．动力技术光伏发电最大功率跟踪的改进方法白慧杰李岚郑峰(太原理工大学电气与动力工程学院，太原030024)摘要针对导纳增量法在低光照情况下不易进行最大功率跟踪的缺点，结合线性比例电流法提出了一种线性比例电流法结合导纳增量法的控制策略。利用Matlab／Simulink仿真软件，构建了光伏电池板和线性比例电流法结合导纳增量法的最大功率跟踪控制

2、的仿真模型。仿真结果验证了线性比例电流法结合导纳增量法的合理性和有效性。关键词光伏发电仿真线性比例电流法导纳增量法低光照条件中图法分类号TKS14TK019；文献标志码A由于工业生产和日常生活所需要的能源消耗日益增加，化石能源的储量却不断减少，因此对于可再生清洁能源的开发得到了世界各国的普遍关注。太阳能是一种非常具有利用潜力的新能源；光伏发电是一种直接、有效、利用率高的太阳能利用方式。由于光伏电池是典型的非线性电源，其输出特性受光照强度和表面温度的影响；因此当光照强图1光伏电池等效电路度和表面温度一定时，光伏电池的输出功率存在一，=Iph—Id一，h(1)个最大值。当

3、光照强度较低时¨，光伏电池的输出式(1)中，，为流过负载的电流；，。为光生电流；，特性P．U曲线在最大功率点处的斜率相差很小，不为光伏电池的漏电流；，为流过二极管的电流；易于进行最大功率跟踪。因此本文通过分析导纳其中增量法和线性比例电流法的优缺点、提出了一种线性比例电流法结合导纳增量法的控制策略。{eXp[]一)c，●t，为反￡向饱和电流；q为电子电荷；K为波尔兹曼常1光伏电池的特性分析数；T为绝对温度；A为PN结理想因子；R为串联1．1光伏电池的数学模型电阻；R为并联电阻。光伏电池是利用半导体P．N结的光生伏特效1．2光伏电池的仿真模型应，将光能转换成电能的能量转换

4、单元。建立光伏基于上述关系式，可以利用仿真软件Matlab／电池的等效数学模型，可以直接将其等效成带内阻Simulink搭建光伏电池板的仿真模型心]，其内部结的直流电流源。光伏电池的等效电路如图1所示。构如图2。由光伏电池等效电路得：仿真试验中的参数根据实际系统中使用的单晶硅光伏电池板进行选取，具体参数如表1所示。2013年7月513收到当光照强度为l000W／m，电池板温度为第一作者简介：白慧杰(1986一)，男，山西忻州人，硕士研究生。研25℃时，其输出电流．电压、功率．电压仿真结果如图究方向：电气工程。E-mail：huijiel123581321@163．co

5、n。3所示。33期白慧杰，等：光伏发电最大功率跟踪的改进方法图2光伏电池板仿真模型内部结构表1单晶硅太阳能电池参数如图4所示为光伏电池板在各种温度和光照情况下的P—，曲线。光伏电池的输出具有突出的非线性特征，其输出电流和电压受光照条件、表面温度等因素的影响。因此，当光伏电池的光照条件和表面温度一定时，光伏电池的输出功率有最大值J。2导纳增量法导纳增量法是一种比较常用的最大功率跟踪方法，其控制策略与扰动观察法相似；其控制原理是利用光伏电池板的P．U特性曲线在最大功率点的斜率为0，即dP／dU=0(2)由公式(2)推导得：dI／dU=一I／U(3)由公式(3)得，光伏电池

6、板在最大功率点的输出电导变化量为输出电导的负值。因此如果UNdl／dU<一I／U则光伏电池板的工作点在最大功率(b)P—U曲线点的右边，此时应减小输出电压；如果图3光伏电池输出特性仿真结果dI／dU>一∥则光伏电池板的工作点在最大功率点的左边，此时应增大输出电压。式(3)中d，为光科学技术工程13卷图5导纳增精法流程】系来达到最大功率跟踪。由于光伏电池的最大功率点的输出功率和输出电流有线性的比例关系；P(n)=17,(T)，(n)(4)式(4)中，P(n)为最大功率点的估算值；n(T)为b／V最大功率点估算值与最大功率点输出电流之间的d)l-￡iti线比例系数；，(n

7、)为最大功率点的输出电流。因此I刳4光照、温度发生变化时输出特性仿真结果町以直接通过二者之间的线性比例关系估算最大伏}乜池板]作某采样时刻与l一采样时刻的I乜流功率值，并不断地通过扰动，使估算值与最大功率变化鼍；dU为光伏电池板工作某采样时刻与f一相等，如陶6所示。但是，当光照的增强超过一定值采样时刻的电压变化量；I／U为此时刻光伏电池板后，光伏电池板表面温度的升高，输出功率和输出的输m导纳。其流罔如图5所示。电流之间的比例关系会增加。口()=口f1+Aa()(5)3线性比例电流法式(5)中，。为比例系数常量；Aa(T)为当温度变线性比例电流法是利用