精密制造与自动化
一种改进的光伏发电MPPT控制策略
陈仁辉1陈楠1
（长春工业大学电气与电子工程学院长春130012）
2016年第4期
摘要针对光伏发电系统最大功率点跟踪技术，分析基本扰动观察法MPPT的实现原理，并且根据它的优缺点，提出一种新型的变步长MPPT控制算法。该方法结合增量电导知识，根据P-U曲线，判断P(U)在扰动过程中是否由正（负）到负（正）变化，从而判断反馈参考电压穿越最大功率点电压，在穿越最大功率点电压之前，采用适当大的定步长进行跟踪，当判断穿越最大功率点电压后，则使步长在最大功率点处按一定的比例系数进行自动调节，实现变步长跟踪。算法中增加反馈参考电压限幅功能，避免反馈跟踪电压崩溃而导致跟踪失败的危险。利用PSIM环境，建立仿真模型，结果表明，新型的控制算法跟踪速率快，跟踪过程中消弱功率振荡，跟踪效率高且方法简单易于实现。
关键词光伏发电变步长MPPT期溃功率振荡
太阳能光伏电池属于可再生清洁能源，在光伏
电池一定的转化效率下，如何使光伏电池得到充分利用，实现光伏电池最大功率点跟踪（MPPT），
直是光伏发电系统的一个重要研究课题(1-4)。传统的 MPPT控制方法主要有恒定电压法、扰动观察法增量电导法、数值计算法以及智能算法[5-。无论哪一种控制方法，都存在一定的优缺点，通常需要根据实际情况选择合适的控制方法。
扰动观察法是一种简便实用的方法，得到了广泛的应用。扰动观察法的控制原理是在跟踪的开始设定一个光伏工作的参考电压，同时设定一个扰动步长和扰动方向，使电压按照参考电压进行变化输出，通过对扰动前后时刻的电压、电流检测，从而计算得到输出功率，判断扰动前后的功率变化，如果功率增大，则继续以相同步长、相同方向进行扰动，反之则反向扰动，通过不断的扰动调节，实现对最大功率点进行跟踪。这种控制方法相对简单，但是这种控制方法存在者跟踪速度和精度不能兼得的缺点"。当采用较小的步长，可以提高一定的精度，但要花较长的时间，在最大功率点处也存在振荡。如果选择扰动步长较大时，可以较快的实现对最大功率点跟踪，但是在最大功率点附近，参考电压仍会以定步长来回振荡，从而导致跟踪精度和效率低，如果外界条件发生剧烈变化时，很可能出现反馈参考电压期溃，从而导致跟踪失败的危险
本文提出产新型要步长制方法，在不同的光照和温度条件下，通过扰动电压的方式，对光伏电万方数据
池最大功率点电压进行判断，对控制光伏工作电压最大功率点所对应的反馈参考电压进行跟踪，根据
P（U)正负的变化，判断反馈参考电压是否穿越最大功率点电压，使输出电压步长按照
AU=±Uk-14 或U=±2U1
进行自动调节，同时增加了对反馈参考电压的限幅功能，从而避免跟踪过程中可能出现的参考电压崩溃现象。提出的新型控制方法，有效地降低输出功率在最大功率点的振荡现象，提高了系统对光伏组
件的利用效率，同时具有较高的跟踪速率。 1最大功率点受外界因素的影响
通过光伏电池的数学模型可知，光伏电池的输出特性和光伏电池工作的外界条件有关，包括光照强度、温度、湿度等，负载的变化也会引起光伏电池输出特性的变化。光照强度和温度对光伏电池的输出特性影响很大，如图1所示。
通过光输出特性曲线可知，在一定的光照和温度条件下，光伏电池工作存在着一个最大功率输出点，在该点左侧，最大输出功率随电压的增大而增大，在该点的右侧，最大输出功率随电压的增大而减小，因此对光伏电池的输出功率而言，存在者个最大输出功率时的工作电压，可以在不同的光照和温度条件下，使输出电压跟踪光伏电池最大功率
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