光伏发电系统的最大功率
光伏发电系统的最大功率跟踪算法的研究与仿真
摘要：最大功率点跟踪是光伏发电系统中应重点考虑的部分。光伏电池的输出特性呈非线性，功率最大值只在某一特定点上，为提高光伏电池的光电转换效率，确保太阳能电池工作在最大功率点，本文提出了一种新型的变步长扰动法。该方法是一种对光伏发电系统最大功率点进行实时跟踪的MPP 控制方法，是新型的太阳能电池最大功率跟踪的动态系统。文章使用该法对光伏发电系统进行Matlab/Simulink仿真，仿真结果表明，从跟踪速度和精度方面较传统方法都有很大提高。
关键词：光伏发电系统；最大功率点跟踪；变步长扰动法；直流变换器
引言
光伏电池输出特性具有非线性，受到外部环境包括日照强度、温度、负载以及本身技术指标如输出阻抗等影响，只有在某一电压下才能输出最大功率[1]。如何通过光伏电池的最大功率点跟踪控制，使太阳能光伏电池获得最大输出功率，充分利用太阳能光伏阵列的能量，对提高光伏电池的转换效率，降低光伏发电成本，具有重要的意义。本文在Matlab/simulink的仿真环境中，建立了光伏电池的最大功率跟踪仿真模型，并运用一种基于极值搜索原理的算法控制Buck DC/DC变换电路，实现最大功率点跟踪。
1直流变换电路的工作原理
将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流电能的电路称为直流变换电路。它利用电力电子器件的通断控制，通过改变通断时间比（通常称为占空比，Switch Duty Ratio，用D 表示）来改变输出电压的平均值，因此也称为开关型DC/DC变换电路或称直流斩波器。直流变换器
图1基本的直流变换电路及波形
被广泛地应用在直流开关电源和直流电机拖动系统中[2～4]。
最基本的直流变换电路如图1（a ）所示，图中Q 为可控开关，R 为纯阻性负载。当开关在t ＼-1时间接通时，电流I ＼-a 经负载电阻R 流过，R 两端就有电压V ＼-a ；开关在t ＼-2时间断开时，R 中的电流I ＼-a 为零，电压V ＼-a 也变为零。直流变换电路的负载上电压、电流的波形如图1（b ）所示，输出电压的平均值V 为
式中，为开关的工作周期，t ＼-1为开关的导通时间，D 为开关占空比，D=t＼-1/。假设Q 为理想开关，无能量损耗，则输出功率为
式（1）中，V ＼-0为输入直流电压，由于占空比D 的取值在0～1之间，因