太阳能光伏发电最大功率跟踪研究

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现在,环境污染问题越来越严重,人类迫切需要找到一种可替代化石燃料的可再生清洁能源。在这种背景下,太阳能引起了人们的足够重视。然而,低效率和每个单位功率内高发电成本是光伏发电系统致命的缺点,这阻碍了光伏发电更广泛的应用,如何克服这些缺点是现在乃至将来的一个重要的技术难题。  由太阳能电池的伏安特性曲线和功率特性曲线可知,当太阳能电池工作在某一个特定的电压和电流的情况下,太阳能电池输出最大功率。为此,需要通过一定的算法实现太阳能电池的最大功率跟踪,从而保证即使在环境温度和光照强度改变的条件下,通过调节使光伏阵列工作电压,使其始终工作在输出功率最大值。  现在已经提出了很多种不同的最大功率跟踪方法,其中最普通的方法就是扰动观察法,它是通过不停的改变工作点直到最大功率点被找到,但是由于它需要不停地比较工作点处功率的大小,因此它并不可能稳定的工作在真正的最大功率点。本文通过对文献中大量MPPT算法的研究,分析了各种MPPT的性能以及它们的优缺点,提出了一种新型的MPPT算法,即采用扰动观察法与开路电压法相结合的混合算法,首先通过开路电压法使工作点靠近最大功率点,然后可以选择较小步长的扰动观察法,由于此时工作点已经十分靠近最大功率点,较小的步长也能迅速找到最大功率点,并且由于步长很小,它在最大功率点附近的扰动几乎可以忽略,即它可以近似消除在最大功率点附近的振荡,同时在光照条件和环境温度急剧变化的情况下,采用开路电压法,这样能很快的跟踪光照和温度的变化,而不会出现误判,保证光伏电池依然能输出最大功率。  本文首先采用Matlab/Simulink建立了光伏电池的仿真模型,并对整个太阳能光伏发电系统建立了仿真模型,对扰动观察法和所提出的新算法编写S函数进行仿真对比分析,给出了在光照和温度恒定以及光照急剧变化的情况下的仿真波形,仿真结果表明新算法具有可行性。
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