太阳能池板最大功率跟踪技术的研究

邱冠华，王洪跃，吴 阳，郭 瑞

(沈阳工程学院 新能源学院，辽宁 沈阳110136)

1 光伏电池输出特性及建模

太阳能池板的特性即利用半导体PN结的光电效应，通过光照产生电压差，从而将射线的热能转化为电能，这也是太阳能池板的工作原理。当外加光源提供稳定照射量时，池板产生电流 Iph稳定，等效为稳定电流源。虚拟接入电阻R做为负载，由于电流的存在将产生电压降，也因此将在 PN结上产生电流 Id。为了模拟太阳能池板特性，添加电阻Rs和Rsh，来描述材料特性电阻，等效电路图如图1所示。

图1 光伏电池数学模型

由于太阳能电池板的发电环境受温度和光照影响较大，具有不确定性，因此电池板的特性曲线体现出非线性的特点，利用Matlab仿真软件，通过编程和相应模块组合得到了不同温度，光照等情况下的U-I特性曲线和P-U特性曲线如图2、3、4所示，针对不同的曲线得到以下结论：

1)太阳能池板输出电流与光照成正比。

2)太阳能池板输出电压与温度成反比。

3)初始发电及低电压情况可等效电流源。

4)最大电压状态可以等效电压源。

5)太阳能池板存在最大功率发电点。

针对太阳能电池板的发电特性，综合对比传统的最大功率点跟踪策略后，提出了改进型变步长寻优方法，并通过仿真和试验证明了方法的实用性和有效性。

2 光伏MPPT控制

太阳能池板的输出功率，即输出电压和电流随着光照强度和环境温度非线性关系变化。为了使太阳能池板得到最大发电功率，需要合适的外加负载，即合适的二次侧电流。……