基于MATLAB的光伏MPPT仿真研究

张红光，宋吉江，翟义成，陈 洁，刘圆圆

（山东理工大学电子与电气工程学院，山东淄博255091）

光伏阵列最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）控制是光伏系统的重要组成部分，其目的是使光伏阵列始终输出最大的功率．只有功率最大输出才能够充分地利用太阳能，减少损耗．目前太阳能电池直接获得的能量不稳定，即电压电流随着光照和温度是可变的．为了解决这一问题，加入了DC／DC功率转换模块，使得输出的电压基本稳定，能量得到最大利用．本文采用优化的MPPT算法，并通过模拟仿真的方式来验证该算法是否可行．

1 光伏电池特性分析

1．1 光伏电池数学模型

根据图1所示的光伏电池的等效电路，可以得到光伏电池的输出特性表达式［1－2]：

式中：IO表示二极管反向饱和电流；q表示电子荷；K表示波尔兹曼常数；T表示绝对温度；A表示二极管因子；U表示光伏电池输出电压；I表示光伏电池输出电流；Rs表示电池内阻；Rsh表示二极管反向饱和漏电流．

式（1）中的各项参数与电池的温度和光照有关，而且也很难确定，且在工程应用中不常使用．通常情况下，依据电池的特性参数简化物理模型，得到工程数学模型［3]

图1 光伏电池等效电路图

根据（2）—（4）式，利用MATLAB／simulink模块建立光伏电池的仿真模型．如图2所示．

图2 光伏电池模型

1．2 输出特性分析

不同温度下的输出特性曲线如图3和图4所示

图3 不同温度下的P－V曲线

图4 不同温度下的I－V曲线

随温度变化而改变从仿真曲线可以看出，光强一定时，光伏电池最大功率；输出电流基本上不变；……