固定电压法结合电导增量法在光伏发电最大功率点跟踪控制中应用.pdfVIP

绿色低碳新能源新技术国际研讨会论文集 固定电压法结合电导增量法在光伏发电 最大功率点跟踪控制中的应用 新疆大学 冯涛 陈华 摘要 对光伏发电系统提出了一种新的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法，即在外界环境或负载 突变时，先采用固定电压法将光伏阵列的工作点调整到最大功率点附近，以保证跟踪的快速性；在 此基础上引入小步长的电导增量法，对最大功率点处的稳态特性进行优化，可有效减小光伏阵列的 输出功率在最大功率点的振荡现象。 在太阳能光伏发电系统中，光伏阵列输出特性具有非线性特征，输出电压和输出电流随着光 照强度、温度、外界环境及负载的变化而变化，为了实时的从光伏阵列获得最大的输出功率，提高 系统的整体效率，通常实现最大功率点跟踪的方法就是在光伏阵列和负载之间串联最大功率点的跟 踪MPPT电路。而实现MPPT控制方法有很多种，其中固定电压法和电导增量法因简单、有效及相 应速度快而较为常用，但它们也有各自的缺点。一种新的MPPT控制方法是在外界环境或负载突变 时，采用固定电压法将光伏阵列的工作点调整到最大功率点附近，以保证跟踪的快速性。在此基础 上，为进一步提高对光伏阵列的利用效率，在最大功率点附近，采用小步长电导增量法，从而减小 系统在最大功率点附近的波动。 l光伏阵列特性 1．1光伏阵列数学模型 在忽略光伏电池并联电阻的基础上，光伏阵列的数学模型可以简化表示为： (1) ，2伟‘一伟L{exp[-蒜∥+飓)】-1) 其中，，、【，分别为光伏阵列输出电流和电压，‰为光伏电池光生电流，其值和光强成正比， L。为光伏电池反向饱和电流，其值主要由温度决定，口为电荷常数，A为光伏电池中半导体器件的 p—n结系数IK为Blotzman常数l功绝对温度lR。为光伏阵列串联等效电阻l‰、以。分别为光伏电 池的并联和串联数目。 光伏阵列生产厂商提供的数据一般不是以上所述的理论数据，而是提供开路电压U。、短路电 点的电流k、短路电流温度系数a，开路电压温度系数卢。 79 绿色低碳新能源新技术国际研讨会论文集 1．2光伏阵列四参数工程模型 在(1)式中，设c2刁茜，分飞厶，牙砩k，从而(1)可以改写成为： I=L—Io{exp[C(U+zR)卜l}(2) 其中，L为光伏阵列的光生电流，其值和光强成正比；L为光伏阵列反向饱和电流，其值主要 由温度决定，C是一个与温度成反比的系数，R。表示等效串联电阻。四参数工程模型中的四参数是 指L、L、c及R。。 根据厂商提供的数据，有以下公式成立： (1)开路状态时有： (3) 0=Ip-Io[exp(CUo,)一1】 (2)短路状态时有： k=厶一Io[exp(CI,,R,)一l】(4) (3)最大功率点处有： Im=‘一lo{eXp[C(Um+，。愿)一l】)(5) (4)最大功率点处功率对输出电压的微分有： dPI 剥‰。U=Um。0 (6) 通过联解式(3)～(6)，可求出，L、L、c和尺。。当光强发生变化时，将L与光强成正比变化，温 度发生变化时，根据n和∥求出新温度下的短路电流和开路电压，将C与温度成反比变化，假设R。不 变，求出新温度下的L和厶。 1．3光伏阵列的光强及温度对输出特性的影响 为了验证前述方法的有效性，以无锡尚德太阳能电力有限公司生产的STPl90—18／Ub为例，其 4=2．2869729003628e—007。 (1)光强的影响 按照上述方法，光伏电池在标准温度25C时采用固定电压控制，在不同光照强度下，对该光伏 阵列进行仿真，仿真结果如图I所示。从图中可以看出，随着光强的减小，输出最大功率减小，同