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一种应用于光伏发电MPPT 的变步长电导增量法(一)

时间:2014-07-02 16:39来源:未知 作者:赖东升,杨苹 点击:
1 引言 目前太阳能光伏发电系统存在太阳能光伏电池转换效率低,成本高,前期投资大等缺点。控制太阳能电池一直工作在最大功率输出状态是有效的解决方法之一。目前应用最为广泛的MPPT 法大多利用固定步长进行搜索最大功率点(MPP)。这里提出一种简单可行的变步长电导增量法

     1 引言


     目前太阳能光伏发电系统存在太阳能光伏电池转换效率低,成本高,前期投资大等缺点。控制太阳能电池一直工作在最大功率输出状态是有效的解决方法之一。目前应用最为广泛的MPPT 法大多利用固定步长进行搜索最大功率点(MPP)。这里提出一种简单可行的变步长电导增量法, 根据光伏电池P-U 曲线上的斜率绝对值确定电导增量法的步长。通过在Matlab 中与定步长电导增量法的对比仿真实验表明:该算法对MPP 的跟踪既能满足快速跟踪MPP, 又能保证输出功率不在MPP 振荡,提高了光伏电池使用效率。


     2 太阳能光伏电池特性


     太阳能光伏电池的基本原理为光生伏特效应[1],即光子打在半导体材料表面时,在一定条件下,光能会被半导体吸收, 在导带和价带中产生非平衡载流子-电子空穴对,在内建电场的作用下将电子和空穴拉向了不同侧, 使PN 结两端形成了光生电动势, 如果PN 结与外电路相连, 只要有光照,就会有电流流过电路。单个光伏电池的等效电路如图1 所示。

 

    


     式中:Rs为光伏电池的内阻;Rsh为光伏电池的并联电阻;I0为流过二极管的反向饱和漏电流;K 为波尔兹曼常数,K=1.38×10-23 J/K;q 为电荷量,q=1.6×10-19 C;T 为光伏电池的工作温度,单位为K;A 为二极管的理想常数[2], 其变化范围在1~2 之间。


     光伏电池的输出功率P 与输出电压U 呈明显的非线性关系,在不同的光照强度、工作温度下仅存在唯一的MPP。图2a 为相同T,不同光照强度E 条件下,光伏电池的P-U 曲线;图2b 为相同E,不同T 下的P-U 曲线。

 

    

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