基于滑模控制方法的光伏系统MPPT策略

王仁明，胡梦帆，张赟宁

(三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌 443000)

光伏系统利用光伏电池的光生伏特效应将太阳辐射能转化为电能，因其输出特性受外界环境的影响较大，使得其光电能转换效率较低。在环境温度和光照强度变化时，为了维持光伏电池的最大输出功率，最大功率点跟踪(MPPT)技术成为了光伏系统研究不可或缺的内容。

MPPT 控制是使光伏发电系统在复杂的工作环境中获得较好的性能的主要手段。MPPT 通过控制Boost 电路的占空比来使系统的工作点稳定在MPP 处。本文分析了孤立光伏电池(PV)系统的MPPT 控制问题，该系统结构如图1 所示，其主要组件有：PVG(将太阳能转换成电能)、Boost 电路(将PVG产生的电压提升为负荷需要的电压)和MPPT 控制器。

图1 光伏发电MPPT控制系统原理图

常用的MPPT 控制算法有恒电压法[1]、扰动观察法[2]、电导增量法[3]、改进型电导增量法[4]和模糊逻辑控制方法[5]等。这些算法虽然结构简单，在标准工况下控制精度高，但当天气条件快速变化时，跟踪速度和跟踪可靠性之间存在缺陷。由于滑模控制(SMC)对非线性系统具有较好的鲁棒性和较快的收敛速度，也被用于光伏系统的MPPT[6-8]，以便克服传统MPPT 控制算法的不足。文献[6]提出的滑模控制方法将幂次趋近律和等效控制结合，改善了系统的动态性能。文献[7]提出的神经网络-滑模算法利用神经网络逼近控制器的不确定部分，有效消去了非线性不确定因素对控制系统的影响。文献[8]提出的SMC 策略达到了预期控制效果，结果优于扰动观察法等传统方法。……