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最大功率跟踪的控制原理最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种：（1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。
这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低；（2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。
这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境；（3）导纳微分法(又称增量电导法)，认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。
因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV的计算结果是否等于－I/V，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。
该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。
上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。
第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。
后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。
三、太阳能电池功率追踪访法及算法扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。
由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。
扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。
MPPT控制技术引言在太阳能发电系统中，最大功率点跟踪（MPPT）控制技术是一种关键的技术。
MPPT控制技术可以提高太阳能电池板的发电效率，使太阳能发电系统能够更好地适应不同的环境条件，并最大限度地利用太阳能资源。
本文将介绍MPPT控制技术的基本原理以及常用的几种实现方法。
MPPT控制技术的原理MPPT控制技术的基本原理是通过调节太阳能电池板的工作电压和电流，使其输出功率达到最大值。
太阳能电池板的输出功率与其工作电压和电流之间存在着一定的关系。
对于太阳能电池板来说，其最大功率点就是工作电压和电流组合中产生最大功率的点。
MPPT控制技术通过监测太阳能电池板的输出电压和电流，以及太阳能辐射的强度等环境参数，不断调节太阳能电池板的工作电压和电流，使其运行在最佳的工作点上，从而达到最大功率输出的目的。
MPPT控制技术的实现方法基于功率导数的MPPT控制方法基于功率导数的MPPT控制方法是一种比较简单的实现方式。
它利用功率与电压的关系，通过对太阳能电池板的工作电压进行微小的扰动，然后通过测量扰动后的功率变化来判断太阳能电池板的工作点是否在最大功率点附近。
如果功率变化为正值，则说明太阳能电池板的工作点在最大功率点的左边；如果功率变化为负值，则说明太阳能电池板的工作点在最大功率点的右边。
通过不断微调太阳能电池板的工作点，最终可以找到最大功率点。
基于 perturb and observe 算法的MPPT控制方法基于 perturb and observe 算法的MPPT控制方法是一种比较常用的实现方式。
它通过周期性地进行电压扰动，然后观察功率的变化情况来判断当前工作点的位置。
如果功率变化为正值，则说明太阳能电池板的工作点在最大功率点的左边；如果功率变化为负值，则说明太阳能电池板的工作点在最大功率点的右边。
根据功率变化的情况，调整扰动的幅度和方向，直到找到最大功率点。
基于模型预测控制的MPPT控制方法基于模型预测控制的MPPT控制方法是一种相对较复杂的实现方式。
光伏最大功率点跟踪原理光伏最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）是一种用于光伏发电系统中的技术，旨在寻找并保持光伏电池组的最大功率输出。
光伏电池的输出功率受到光照强度、温度、负载电阻等多种因素的影响，而MPPT技术能够通过实时追踪光伏电池组的工作状态，调整工作点，从而实现最大功率输出。
光伏电池的输出功率与其工作电压和工作电流有关。
在光照强度变化的情况下，光伏电池的工作电压和工作电流也会发生变化，从而影响光伏电池的输出功率。
为了实现最大功率输出，MPPT技术需要实时监测光伏电池的工作电压和工作电流，并根据这些数据来调整光伏电池组的工作状态。
MPPT技术的实现主要依赖于功率追踪算法。
常见的功率追踪算法包括传统的扫描法和现代的模型预测控制法。
传统的扫描法通过改变负载电阻的方式来扫描出光伏电池组的最大功率点。
该方法的原理较为简单，但实时性较差，且对于复杂光照条件下的功率追踪效果较差。
而模型预测控制法则是通过建立光伏电池组的数学模型，预测出最大功率点的位置，并通过控制电流或电压来实现功率跟踪。
该方法的原理更为精确，能够在复杂的光照条件下实现较好的功率追踪效果。
为了实现MPPT技术，光伏发电系统通常配备一个MPPT控制器。
该控制器能够实时监测光伏电池组的工作状态，包括光伏电池的工作电压和工作电流。
通过对这些数据的处理和分析，MPPT控制器能够确定光伏电池组的最大功率点，并通过调整光伏电池组的工作状态来实现最大功率输出。
MPPT技术的应用可以提高光伏发电系统的效率和稳定性。
通过实时跟踪光伏电池组的最大功率点，MPPT技术能够最大限度地利用光能，提高光伏发电系统的发电效率。
同时，MPPT技术还可以适应不同的光照条件，自动调整光伏电池组的工作状态，确保系统的稳定运行。
光伏最大功率点跟踪技术是一种关键的技术，能够有效提高光伏发电系统的效率和稳定性。
通过实时追踪光伏电池组的工作状态，并通过调整工作点来实现最大功率输出，MPPT技术能够最大限度地利用光能，提高光伏发电系统的发电效率。
3.5传统的最大功率点跟踪方法3.5.1 定电压跟踪法通过图3-10a 、3-10b 可知，当辐照度大于一定值并且温度变化不大时，光伏电池的输出P -U 曲线上最大功率点几乎分布于一条垂直直线的两侧附近。
定电压跟踪法正是利用这一特性。
根据实际系统设定一个恒定不变的运行电压，使系统在设定的电压下运行，从而尽可能使系统输出的功率最大。
在外界环境变化不大时，可以近似认为太阳能电池始终工作在最大功率点处[24]。
mpp U 表示光伏阵列的最大功率点电压，oc U 表示光伏阵列的开路电压，经研究发现，mpp U 和oc U 有着近似的线性关系：mpp OC U k U ≈ (3.14)式(3.14)中，k 为比例系数，取决于光伏电池的特性，一般其取值为0.8左右。
该算法结构简单，容易实现，但是由于该算法只是一种近似的MPPT 控制算法，在外界环境发生变化时，很容易偏离最大功率点。
因此，电压跟踪法常用在控制要求低，成本低廉的简易系统中[25]。
3.5.2 电导增量法根据光伏阵列的P-U 输出特性曲线可知，它是一条连续可导的单峰曲线，在最大功率点处，功率对电压的导数为零，也就是说，最大功率点的跟踪实质就是搜索满足0dP dU =条件的工作点。
考虑光伏电池的瞬时输出功率为：P UI = (3.15)将上式两边对光伏电池输出电压U 求导，则dP dI I U dU dU=+ (3.16) 当0dP dU =时，光伏电池的输出功率达到最大。
则可以推导出工作点位于最大功率点时需满足以下关系：dI I dU U=- (3.17) 即当光伏电池阵列工作在最大功率点时，需满足(3.17)式。
电导增量法的优点是与太阳能电池组件特性及参数无关，因而能够适应光照强度快速变化的情况，而且该方法的电压波动小，并具有较高的控制精度；其缺点是该方法实现起来复杂，并且容易受到其他信号的干扰而出现误动作。
一般情况下dI 和dU 值取的很小，那么就需要光伏阵列输出电压、输出电流等参数的采样精度很高，而传感器的采样精度有限，所以必然会存在误差，另外，电导增量法存在振荡问题。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪摘要：所谓MPPT(最大功率点跟踪)，即是指控制器能够实时侦测太阳能电池板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使得光伏组件工作在最大功率点输出状态下，实现光伏逆变器的最大功率输入，提高阳光的利用率。
光伏电池输出特性具有明显的非线性,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，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点。
由于目前光伏电池的光电转换效率比较低，为了有效利用光伏电池，对光伏发电进行最大功率跟踪(MaximumPowerPointTracking ，简称MPPT)显得非常重要。
太阳能光伏并网发电系统太阳能电池原理太阳能电池由硅半导体PN 结构成，在硅半寻体中从硅原子的价电子层中分离出一个电子需要一定的能量，该能量称为硅的禁带宽度（在室温下硅的禁带宽度为1.12eV ），当一定强度的光照射到硅半导体时，能量大于硅的禁带宽度的光子将使硅半导体中的价电子受到激发而成为自由电子，从而在半导体内形成光生电子－空穴对，这些电子－空穴对由于热运动会向各个方向扩散。
当这些电子、空穴扩散到PN 结边界时在内建电场作用下，在N 区的电子－空穴会进入P 区，而在P 区的电子则在电场作用下进入N 区，从而在PN 结的两侧产生正负电荷的积累，使P 型层带正电，N 型层带负电，因此在PN 结上产生了电动势。
这个现像被称为“光生伏特效应”。
R光照图错误!文档中没有指定样式的文字。
.1光伏电池原理太阳能电池特性目前光伏系统中使用的电池多为硅太阳电池，包括单晶硅、多晶硅以及多晶硅薄膜电池，这些硅电池的输出具有强烈的非线性特性，他们的输出受太阳光照强度、环境温度以及负载的影响，如图错误!文档中没有指定样式的文字。
.2所示是在恒度温度下，不同光照强度时太阳能硅电池的输出特性。
(温度为25℃)图错误!文档中没有指定样式的文字。
直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法一、最大风能捕获控制的基本原理风能作用在风轮上，风能只有一部分可以被风轮吸收。
风力机从风能中捕获的功率Pw可表示为式中Pw——风力机从风能中捕获的风功率；ρ——空气密度；A——风力机扫风面积；v——风速；C p ——风力机的风能利用系数。
在桨距角一定的情况下，Cp是叶尖速比λ的函数，λ为式中ωw——风力机机械角速度；Rtur——风轮半径；v——风速。
在实际应用中常用风能利用系数Cp对叶尖速比λ的变化曲线表示该风轮的空气动力特性，如图7-4和图7-5所示。
图7-4 风轮气动特性（Cp-λ）曲线图7-5 永磁同步发电机不同转速从短路状态到开路状态的全特性曲线时就可以获得最大风能利当桨距角一定时，风力机运行于最佳叶尖速比λopt，此时风力机的转换效率最高，即用系数Cpmax式中ω——风力机的最优机械角速度；optλ——最佳叶尖速比。
opt成比例调节，以保持λ总在最优。
上式要求风轮机组的转速ω可以随风速v1在直驱式永磁同步风力发电系统中，风力发电机与风力机直接相连，风力发电机组的动态特性可以用一个简单的数学模型描述为——风力发电机组的转动惯量；式中Jtur——风力机的气动转矩；TturT——风力发电机电磁转矩。
em为风力机气动转矩Ttur其中式中ρ——空气密度；β——桨距角；CT——风力机转矩系数；Cp——风能利用系数。
稳态时，当风力机运行在一个最佳叶尖速比λopt 时，有一个最佳功率系数Cpopt与之对应，且转矩系数CT =Cpopt/λopt=CTopt也为常数，此时捕获的风能为最大，为式中S——风轮扫风面积。
稳态时，当忽略摩擦阻力转矩，发电机的电磁转矩应该与风力机气动转矩相等，即式（7-7）是在稳态条件下推导出来的发电机电磁转矩与转速之间的关系，它可以作为用于控制电机转矩的给定值，是发电机转速的函数。
即当风速在额定风速以下时，发电机的电磁转矩按照式（7-12）的关系控制，整个系统就能够实现最大风能的捕获，这就是额定风速以下最大风能捕获的基本原理。
最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种：（1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。
这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低；（2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。
这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境；（3）导纳微分法(又称增量电导法)，认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。
因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV的计算结果是否等于－I/V，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。
该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。
上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。
第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。
后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。
三、太阳能电池功率追踪访法及算法扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。
由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。
扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。
课程设计说明书风力发电机组控制系统设计-最大功率点跟踪控制专业新能源科学与工程学生姓名喻绸绢班级能源121学号1210604122指导教师薛迎成完成日期2015年12月14日目录1。
控制功能设计要求 01。
1任务 02.设计 (2)2.1 介绍对象（风力发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究）22.2控制系统方案 (2)2。
2.1风力机最大功率点跟踪原理 (2)2。
2.2风力机发电系统 (5)2.2.3风速变化时的系统跟踪过程 (10)3。
硬件设计 (12)4.软件设计 (15)5。
仿真或调试 (16)参考文献 (18)1。
控制功能设计要求1。
1任务能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗，因此，可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注,其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一.目前，变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速，使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能;在高于额定风速时,通过对桨距角的调节，使风机以额定功率输出。
常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法、模糊控制法、混合控制法等。
为了充分利用风能，提高风电机组的发电总量，本文分析风机特性及最大功率点跟踪（maximum pow er point tracking MPPT）工作原理.众多的MPPT实现方法各有千秋，对于不同的应用场所各有所长，对于多种方案，需要进行大量细致的实验工作和数据分析.风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能源，风能的获取不仅与风力发电机的机械特性有关,还与其采用的控制方法有关。
在某一风机转速情况下，风速越大时风力机的输出功率越大,而对某一风速而言，总有一最大功率点存在.只有当风力发电机工作在最佳叶尖速比时，才能输出最大功率.好的控制方法可使风轮的转速迅速跟踪风速变化，使风力发电机始终保持在最佳叶尖速比上运行，从而最大限度地获得风能.要保证最大限度地将捕获到的风能转化为电能，目前一般采用最大功率点追踪控制（MPPT）控制策略.最大功率点跟踪（MPPT)是在可变风速条件下提高风力机能量转换效率的有效方法. 变速风电系统目前一般采用最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）的控制策略.2。
