太阳能最大功率点跟踪控制系统的研究与实现*

夏春华，姚计军，邱选兵

(1.山西行政学院信息网络教研部，山西太原 030006;

2.太原科技大学物理系应用物理071801班，山西 太原 030024;3.太原科技大学物理系，山西太原 030024)

随着社会的发展，能源危机日趋严重，结合环境保护需要，人们将更多的目光投向可再生能源的研究与应用，太阳能以其技术含量高、储量巨大、无污染、无噪声等优点越来越多得受到全世界的广泛关注，然而利用率低一直是困扰科学家最大的问题之一;最大功率点跟踪(MPPT)方法在提高发电效率、有较低成本方面发挥了十分深远的意义。

1 理论依据

1.1 太阳能电池的光伏特性

在光伏特性体系里要求太阳能电池输出最大功率，那么就要求太阳能电池输出在最大功率下工作。由太阳能电池组件输出功率特性曲线知(见图1)，当U＜UMAX时，输出功率随着电压的增大而增大;当U＞UMAX时，输出功率随着电压的增大而减小;由上可知，通过最大功率点跟踪技术控制使电池在不同环境(不同日照或者不同温度)中输出最大功率。

图1 一定温度和一定日照下的P-V曲线

1.2 最大功率点跟踪［1］(MPPT)技术

最大功率点跟踪技术是针对太阳能电池发电效率提出的;研究已经取得多种算法，其中微扰观察法和增量电导法较为普遍。还有PID算法、模糊算法、神经网络等。下面以微扰观察法和增量电导法为例进行分析。

1.2.1 微扰观察法

设在某一时刻时，电池的输出功率为:

当加入扰动因子ΔU时:

则:

通过不断调节ΔU的大小，使ΔP最小，从而达到输出功率最大。

1.2.2 增量电导法