基于扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪控制

牛佳慧，申凌杰

（国网黎城县供电公司，山西长治 046000）

引言

随着世界经济的发展和工业化的进程，能源的消耗量与日俱增，寻找新的可再生能源迫在眉睫[1-3]。光伏发电无污染无噪声，没有附加的生产原料，具有取之不尽用之不竭的特点，是一种具有良好前景的清洁能源，对太阳能的开发是目前研究的热点与难点[4]。但是，因为光照强度的不确定性，使得太阳能具有明显的非线性特性，制约了其大规模使用。为有效利用太阳能，使其输出功率趋于稳定，提高光电转换效率，实现光伏发电功率输出最大化，需跟踪其输出最大功率点，这就需要最大功率跟踪（MPPT）技术。目前的MPPT算法有：恒定电压法、扰动观察法、模糊控制法、电导增量法。具体来说，扰动观察法控制逻辑简单，适用范围较广；模糊控制法是应用于众多领域的智能控制方法，其原理是在外界环境参数变化时，根据功率变化自发调整占空比，进而实现最大功率点的跟踪。

1 光伏发电系统的基本特性

1.1 光伏电池的等效模型

图1为太阳能电池的等效电路，其中包含电阻、二极管和一个电流源。假设太阳能电池为理想模型，其等效串联电阻RS很小，而等效并联电阻RSh很大，因此在分析时都可以不予考虑。其中，二极管端电压为Vd，则流过二极管的电流Id为：

图1 太阳能电池的等效模型

式中，Io代表二极管的饱和电流，q代表电子的电荷量，n代表二极管特征因子，k代表波尔兹曼常数，T代表太阳能电池的绝对温度，单位为K。……