光柴互补系统建模与改进MPPT控制策略

曹 益，施伟锋，卓金宝，侯姝琪



光柴互补系统建模与改进MPPT控制策略

曹 益，施伟锋，卓金宝，侯姝琪

(上海海事大学，上海201306)

介绍了光伏电池原理，在MATLAB/Simulink中建立了光柴互补发电系统。采用Matlab的S函数编写了光伏电池MPPT控制器控制方法，并在当负载吸收功率小于光伏电池输出功率时，对控制器进行了改进，以防止功率流入柴油发电机。仿真得到负载工况变化下系统的功率、电压曲线，验证了改进的MPPT控制器的可行性。

光柴互补系统 建模 改进MPPT控制 S函数

0 引言

微电网是指将需求区域内分布的小型发电单元（分布式电源）、储能装置以及需求区域内负荷组织起来而形成的发电、变电、输电、配电系统，目前研究内容包括：微网系统的仿真建模与应用；微网系统分布式电源最大功率输出与并网的实现；系统经济分析和优化调控设计等。光伏发电有离网独立供电和并网供电两种工作方式[1]。

本文在Simulink中建立光伏电池的数学模型、柴油发电机模型、功率控制系统，以及分工况负载系统。设计了最大功率控制器，同时，根据负载的不同情况对MPPT控制器进行了改进。通过系统仿真图分析，验证了改进MPPT控制器符合预期。

1 光伏发电

1.1发电原理

目前，光伏电池大多由半导体元素硅元素组成，掺杂一些其他的原子。光伏电池大多由薄的硅晶圆组成，分为上层N-层与底层P-层。上层比较薄，掺杂了磷原子，而下层厚一些，掺杂了硼原子，作为衬底，其结构示意图如图1所示。

硅原子的价电子层具有四个电子，硅原子之间有共价键，形成硅晶体，无自由移动的电子。……