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基于改进扰动观察法的光伏阵列MPPT研究

发布时间:2020-07-21 18:15:58 阅读: 来源:气缸厂家

摘要:针对常规扰动观察(P&0)法由于环境快速变化带来的失效性问题,提出一种基于改进P0法的最大功率点跟踪(MPPT)算法。采用一种压阻可变的方法模拟光伏阵列的输出特性。改进PO法通过控制Boost变换器的占空比改变变换器的输入电压,从而实现MPPT。以DSP芯片TMS320LF2407A为控制电路主处理器,以Boost变换器为主拓扑电路,搭建了模拟光伏阵列MPPT实验系统。实验结果表明,该改进算法能有效地跟踪光伏阵列最大功率点(MPP)。关键词:光伏阵列;变换器;最大功率点;扰动观察法1 引言太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分,能量转换效率较低是其发展受到制约的主要因素之一。要提高转换效率,需有效地解决MPPT问题。常用的MPPT方法有:PO法、恒定电压法、导纳增量法、最优梯度法等,文献比较了各方法的优缺点;文献深入研究了几种算法的合成算法;文献介绍了自适应模糊控制法等智能MPPT算法。 PO法是工程上实现MPPT最常用的方法之一,其跟踪方法简单,易于模块化控制,但在外界环境快速变化时该算法存在失效问题。此处提出一种改进的PO法,以提高系统应对外界环境快速变化的能力。采用一种压阻可变的方法模拟光伏阵列的输出特性,通过改进PO法控制Boost变换器的占空比来实现MPPT。2 光伏阵列特性光伏电池的基本结构是能够将光能转换为电能的PN结,其等效模型如图1所示。

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光伏电池输出特性方程为: 式中:IL为负载电流;IG为光电流;Io为电池内部等效二极管反向饱和电流;Uoc为开路电压;UVD为等效二极管端电压;A为PN结曲线常数;K为波尔兹曼常数;q为电子电荷;T为电池表面温度;Rs为串联电阻;Rsh为旁路电阻。 在实际运行中,按照需要的功率和电压等级,可将若干个单体光伏电池串、并联组成光伏阵列。为了既便于说明问题,又不失一般性,此处采用光伏阵列的理想模型,其输出为: 式中:Uall,Iall,Pall分别为光伏阵列的输出电压、电流和功率;Ucell,Icell,Pcell分别为单体光伏电池的电压、电流和功率;Ns,Np分别为光伏阵列中串、并联的电池个数。

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