一種應(yīng)用于光伏系統(tǒng)的雙模式MPPT控制方法研究

　　由短路電流法原理可知，光伏電池最大功率點電流IMPP與光照強度有近似比例關(guān)系。因此，只要測得光照強度，就能得到IMPP近似值，再通過采用較小跟蹤步長的電阻增量法使光伏電池組件輸出電流繼續(xù)向IMPP移動，最終達(dá)到最大功率點。

　　圖5為光伏電池P-I特性曲線，當(dāng)光伏電池輸出電流越接近IMPP，曲線斜率的絕對值|dP/dI|越小，所以通過|dP/dI|與預(yù)先設(shè)置的閾值E比較即可判斷出使用何種尋優(yōu)方法。當(dāng)|dP/dI|<e時，使用小步長電阻增量法;，使用短路電流法。

　　圖6為雙模式MPPT控制方法的工作流程圖，具體工作過程為：①對光伏電池的輸出電壓U、輸出電流I進行采樣，計算ΔU(k) 、ΔI(k)、ΔP(k);②對|ΔP/ΔI|與閾值E比較，判斷使用哪種控制方法;③上述過程不斷重復(fù)直到光伏器件輸出功率的兩次采樣誤差ΔP近似等于零。由于跟蹤步長I_step較小，因此，日照穩(wěn)定情況下，功率振蕩現(xiàn)象基本消除。

3 雙模式MPPT方法仿真

　　圖7為基于Boost電路的雙模式MPPT控制器，采用雙閉環(huán)控制。外環(huán)實現(xiàn)MPPT算法，得出當(dāng)前條件下光伏電池組MPP的電流參考值。內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，MPP電流參考值作為電感電流的指令值，再采用P I控制，生成功率開關(guān)管的PWM調(diào)制信號。

　　應(yīng)用Matlab/Simlink軟件工具構(gòu)建光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT仿真模型，仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示。仿真電路中光伏電池的額定功率為50W，開路電壓為15.9V，短路電流為5.4A，標(biāo)準(zhǔn)條件(1kW/m², 25℃)下的MPP電壓為12.4V，電流為4.2A，負(fù)載為20Ω電阻，儲能電容為50μF，輸出平波電容為200μF，電感取值均為3mH，采樣頻率和開關(guān)頻率均為10kHz。仿真采用ode23tb算法，仿真時間為0.3s，光照強度0.1s時由1000W/m2突降為800W/m²，環(huán)境溫度T=25℃?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/電阻增量法">電阻增量法、雙模式法的光伏電池輸出功率波形分別如圖8、圖9所示。

　　由以上兩種MPPT的算法仿真進行對比，可以得到表1。

　　從表1可以看出，與定步長電阻增量法對比，應(yīng)用雙模式MPPT方法的光伏發(fā)電系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動和光照強度從1000W/m2突變?yōu)?00W/m2時能夠更加快速、準(zhǔn)確地達(dá)到最大功率點，并且輸出功率的振幅較小。

4 結(jié)論

　　本文提出了一種光伏電池輸出電流尋優(yōu)的MPPT控制算法——電阻增量法，并與短路電流法相結(jié)合，得到一種應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的雙模式MPPT控制方法。由simulink仿真可知，此雙模式MPPT控制方法結(jié)合了短路電流法和電阻增量法的優(yōu)點，克服了穩(wěn)態(tài)輸出穩(wěn)定性和動態(tài)跟蹤快速性之間的矛盾，使得MPPT的快速性和穩(wěn)定性都有所提高。

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本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第1期第59頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。