光伏发电系统功率跟踪控制策略研究

新能源利用的大潮正在到来，在众多的替代能源中，太阳能正受到越来越多的关注。目前对太阳能的利用主要是通过硅电池的光电效应，将太阳能转换为电能的形式，供人类的使用。硅电池对太阳能的转换效率一方面受自身材料的限制（单晶硅、多晶硅、薄膜晶体的转换效率各不相同），另一方面，还会受到各种外部条件，如光照强度、电池温度和局部阴影等因素的影响，这些因素在很大程度上影响着光伏系统的发电效率。 本文通过对光伏电池的输出特性进行分析，提出了两种情况下，光伏发电系统的最大功率跟踪控制策略：首先，介绍了光伏电池单体的基本特性，对光伏电池的输出特性进行深入地分析，分析已有的功率跟踪方法，发现其存在的缺陷。从扰动观察法入手，分析扰动观察法的控制机理以及产生缺陷的原因。在此基础上，提出了一种基于状态检测的变步长式功率跟踪法。仿真结果表明，该方法在光照均匀的情况下能够快速稳定地跟踪光伏发电系统的最大功率点。与扰动观察法相比，该方法可以使功率输出曲线更加平滑，提高发电质量，同时可提高光伏发电效率7%左右。其次，介绍光伏阵列的基本结构和性能，指出局部阴影条件下，或者其他因素导致光伏阵列接受阳光照射不均匀的情况下，光伏阵列输出功率曲线呈现多峰值的特性，提出采用粒子群优化算法进行全局寻优。仿真结果表明，采用粒子群算法，可以迅速跟踪光伏阵列的最大功率点，与理论值误差不超过2%。