Z源升壓變換器光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤研究

李明， 黃禮萬

(陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 陽江 529500)

0 引 言

光伏電池具有非線性伏安特性，并且光伏電池的輸出特性受外界環(huán)境變化影響，特別受光照強(qiáng)度和溫度的影響。最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)(MPPT)技術(shù)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一[4]。本文將Z源升壓變換器作為光伏MPPT電路的DC/DC變換器。控制電路采用改進(jìn)的電導(dǎo)增量法，仿真試驗(yàn)表明，此設(shè)計(jì)能在光照和溫度變化時(shí)，準(zhǔn)確地進(jìn)行最大功率跟蹤。最后根據(jù)此電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于BUCK變換器的蓄電池充電器，降壓轉(zhuǎn)換器能為蓄電池充電提供恒定水平電流電壓[5]。

1 Z源升壓變換器電路分析

圖1為Z源升壓變換器原理圖，其中L1、L2、C1、C2共同組成Z源網(wǎng)絡(luò)，S為主開關(guān)。

圖1 Z源升壓變換器拓?fù)潆娐?/p>

對(duì)一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，可分為導(dǎo)通和截止兩個(gè)子時(shí)間段，假定占空比為d。在0≤t≤dT，S導(dǎo)通，其等效電路如圖2(a)所示；在dT≤t≤T,S截止, 其等效電路如圖2(b)所示。

圖2 Z源升壓變換器等效電路

2 光伏電池模塊分析

光伏電池的外特性模型，是一種非線性直流源，其單元等效電路模型可由圖3表示。

圖3 光伏電池等效電路模型

Voc為光伏電池開路電壓，Isc為光伏電池短路電流，Vo是對(duì)應(yīng)點(diǎn)電流為Io的輸出電壓:

(1)

式中:C1、C2為常數(shù)；Vm、Im是最大功率點(diǎn)電壓和電流。

任意光照強(qiáng)度和溫度下：

(2)

式中:Tref為標(biāo)準(zhǔn)條件下光伏陣列工作環(huán)境溫度，取Tref=25 ℃;Sref為溫度和光照強(qiáng)度參考值，取1 000 W/m2。a、b、c為常數(shù)，一般取a=0.002 5 ℃，b=0.5 W/m2，c=0.002 88 ℃。

選取實(shí)心板梁距支座中心h/2處斜截面進(jìn)行抗剪強(qiáng)度檢算。該橋?qū)嵭陌辶盒苯孛孀畲蠹袅M合值及斜截面極限抗剪強(qiáng)度見表3。……