實用光伏電池建模及MPPT算法仿真

2014-09-27 18:55:17郭爽王豐貴

現代電子技術 2014年8期

郭爽+王豐貴

摘要：基于工程用光伏模塊輸出方程，利用Matlab/Simulink建立一個光伏電池實用仿真模型。該模型可以模擬實際光伏模塊在不同環境下的輸出特性曲線。在傳統的電導增量法基礎上利用計算得到的步長進行最大功率點跟蹤，通過仿真結果表明在外界環境劇烈變化時改進的電導增量法可以快速跟蹤光伏電池的最大功率點。該文是在Matlab/Simulink中實現了梯度變步長電導增量法，且在此給出該算法的模型搭建圖，并在保證仿真精度的情況下通過加入延遲模塊解決了仿真中的代數環問題。

關鍵詞：實用光伏模型；改進電導增量法； MPPT； Matlab仿真

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A文章編號： 1004?373X（2014）08?0148?03

Modeling of practical PV battery and simulation of MPPT algorithm

GUO Shuang1，2， WANG Feng?gui1

（1. Institute of Automation， Shandong Academy of Sciences， 250014， China；

2. Department of Automation， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China）

Abstract： Based on output equation of engineering PV module， a practical simulation model of PV cells was established by means of Matlab/Simulink. This model can simulate the output characteristic curves of practical PV module under different environments. The calculated step length is adopted to track maximum power point on the basis of the traditional incremental conductance method. The simulation results show that the maximum power point of photovoltaic cells can be fast tracked with the improved incremental conductance method as the external environment changes violently. The innovation of this paper is that the gradient variable step incremental conductance method is implemented in Matlab/Simulink， the simulation model diagram of the algorithm is presented in this paper， and the algebraic loop problem existing in simulation is solved by adding a delay module in the case of ensuring the precision.

Keywords： practical PV model； improved incremental conductance； MPPT； Matlab simulation

目前，光伏太陽能等新能源的開發和利用受到越來越多的關注。由于光伏發電的研究需要較高的研發經費和受實際環境因素限制，實驗室仿真分析成為光伏電池設計和研究的有效手段[1]。本文在Matlab 環境下建立了光伏電池實用模型，提出改進的電導增量法來實現最大功率點跟蹤。通過對Boost電路輸出功率的仿真表明，該算法可以較快完成MPPT。

1光伏電池等效電路及其輸出特性方程

理想情況下，光伏電池在等效電路中可以看作一個恒流源。等效電路中并聯一個二極管模擬暗電流的產生，用一個串聯電阻來模擬電池板的損耗，一個并聯電阻來模擬短路電流的產生[2?3]。等效電路如圖1，輸出特性方程[2?3]如式（1）所示。