独立光伏发电系统最大功率点跟踪的研究

随着经济的发展，对能源的需求越来越大，传统不可再生能源日益枯竭，而且在应用过程中造成严重的环境污染。因此，绿色能源应运而生。 光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充，更具备成为未来主要能源来源的潜力。本文独立以光伏发电系统为研究对象，以最大限度利用太阳能为主要目标，开展独立光伏发电系统最大功率点跟踪控制的理论和仿真研究。 光伏阵列输出特性是光伏发电系统研究中的最基本问题。本文在光伏阵列输出特性方程的基础上，运用Matlab/Simulink建立基于M函数的光伏阵列仿真模型，克服了单纯用Simulink元件库建立光伏阵列模型过程复杂的缺点，为实现系统仿真、指导理论研究和系统设计提供了基础保证。 最大功率点跟踪(MPPT)方法是光伏发电系统中提高系统效率的重要手段。本文在介绍光伏阵列输出特性及其仿真模型的基础上，建立了以BoIBB变换电路为核心实现独立光伏发电系统MPPT的仿真模型，分析了最大功率点跟踪的方法和原理并介绍了常见MPPT算法。针对传统扰动观察法的存在缺点，提出了一种变步长占空比扰动观察MPPT算法，变步长占空比扰动法与传统扰动法的最小步长相同，在稳态时两种算法的精度相似，但变步长的占空比扰动观察法在离MPP点较远的场合可以采用较大的步长，在保证算法精度的情况下具有较好的快速性。然后对这种算法运用Matlab/Simulink进行仿真。仿真结果表明：这种变步长扰动观察MPPT算法能够稳定、高效地跟踪光伏阵列最大功率点；同时，在日照强度、环境温度等系统参数扰动的情况下，能快速寻找新的工作点，保持系统稳定，表现出很好的动态特性。在光伏发电系统的设计中，具有重要的理论意义和实用价值。