光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法研究

田 英，羅 彧，于 寧

(北京航空航天大學(xué) 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100191)

光伏電池板固定不動(dòng)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配而保證光伏電池工作在最大功率點(diǎn)附近。常用的最大功率點(diǎn)跟蹤算法主要有恒定電壓法CV(Constant Voltage method)、短路電流法SC(Short Current method)、擾動(dòng)觀(guān)測(cè)法P&O(Perturb & Observe method)、增量電導(dǎo)法IC(Incremental Conductance Method)、模糊控制法(Fuzzy Control Method)等。

恒定電壓法是指在電池溫度一定的情況下，最大功率點(diǎn)時(shí)輸出的電壓Um與開(kāi)路輸出電壓Uoc滿(mǎn)足近似線(xiàn)性關(guān)系Um=kUoc，在不同條件中，系數(shù)k的取值不同，取值在0.6～0.9之間[1-4]。恒定電壓法控制簡(jiǎn)單穩(wěn)定性好，但精度低適應(yīng)性差。

擾動(dòng)觀(guān)察法是通過(guò)比較第k次與第k+1次擾動(dòng)的功率值大小來(lái)決定控制方向，若Pk+1>Pk，說(shuō)明工作在上坡階段，若Pk+1

最近文獻(xiàn)提出曲線(xiàn)擬合法[5]、逐次逼近算法[6]、Fibonacci算法[7]等結(jié)合數(shù)值分析的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，普遍有響應(yīng)快穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

本文提出二分搜索法與恒定電壓法相結(jié)合的新算法，克服了二分搜索法動(dòng)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)定性差和擾動(dòng)觀(guān)察法易震蕩的不足。

1 光伏電池特性

光伏電池等效電路模型見(jiàn)圖1所示，由理想電流源Iph、并聯(lián)二極管D、串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh組成。

從圖1電路可得出光伏電池輸出特性方程：

式中:I為光伏電池工作電流；Iph為光生電流；Id為流過(guò)二極管D的電流；Io為反向飽和電流；q為電荷常數(shù)；n為光伏電池中半導(dǎo)體電池的PN結(jié)系數(shù)；K為波爾茲曼常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；U為光伏電池輸出電壓。

通常條件下，光伏電池電阻Rs很小，而電阻Rsh很大，電路可以簡(jiǎn)化為：

日照強(qiáng)度和溫度一定時(shí)，光伏陣列的輸出特性曲線(xiàn)如圖2所示，光伏電池輸出具有非線(xiàn)性，且存在唯一最大功率點(diǎn)。