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第 3 章 光伏阵列 MPPT 控制方法研究 光伏阵列是太阳能光伏发电系统电能的来源，能否充分发挥光伏阵列的效用 对整个太阳能光伏发电系统具有重要的作用。光伏阵列的输出功率是其所受日照 强度、器件结温的非线性函数。即使在外部环境稳定的情况下，光伏阵列的输出 功率也会随着外部负载的变化而变化，只有当外部负载与光伏阵列达到阻抗匹配 时，光伏阵列才会输出最大功率，此时的工作点称光伏阵列的最大功率点 (Maximum Power Point，MPP)。为了充分发挥光伏阵列的效能，需根据外部环境 和负载情况不断调节光伏阵列的工作点使其输出最大功率，将此功率调节过程称 为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。 本章首先对目前几种常用的最大功率点跟踪控制方法做了深入分析，针对恒 压法??定步长扰动观察法、定步长电导增量法存在的缺点，分别提出了恒压法结 合扰动观察法，恒压法结合电导增量法的最大功率点跟踪控制方法，并对其进行 仿真研究。最后，基于Boost电路对上述方法进行了实验研究。 3.1 光伏阵列的最大功率点跟踪控制常用方法 3.1.1 MPPT 控制基本原理 光伏阵列的输出电压和输出电流随着外部环境或负载的变化具有强烈的非 线性，因此在特定的工作环境下存在一个唯一的最大功率输出点。光伏阵列能否 工作在最大功率点取决于光伏阵列所带的负载大小，图 3-1 是光伏阵列工作时的 等效电路图。 I PV Iload VPV Vload Rload 光伏阵列 图3-1 光伏阵列工作的等效电路图 图 3-2 是用图解法得出光伏阵列的工作点的示意图。图 3-2 中曲线为光伏阵 列输出的电流电压（I-V）特性曲线，直线表示负载电阻的 I-V 特性，二者的交 点即为光伏阵列的工作点，工作点的电压电流既要符合光伏阵列的 I-V 特性又符 合负载自身的 I-V 特性。如果两条线的交点不在最大功率点，此时负载和光伏阵 列就处于失配状态，光伏阵列所产生的电能就没有被充分利用。 图3-2 光伏阵列的工作点 无法人为控制外界环境因素的变化，温度和光强在一天中经常是不断变化 的，光伏阵列的输出特性也要随之变化，要使光伏阵列始终能够输出最大功率， 必须适时改变其所接的负载。通常在光伏阵列和负载之间串联最大功率点跟踪 (maximum power point tracking, MPPT)电路[76-77]来实现。最常用的最大功率点跟 踪电路示意图如图 3-3 所示，是一个 DC/DC 变换器，光伏阵列所带的等效负载 是 DC/DC 变换器占空比 D 和其所带负载 Rload 的函数，调节占空比就可以达到改 变光伏阵列所带负载的目的，从而实现最大功率点跟踪。 Pcon Iload I PV