PV系统的变电压MPPT算法及仿真

一种基于环境参数模型的定电压mppt控制方法和系统的制作方法一种基于环境参数模型的定电压mppt控制方法和系统的制作方法本发明公开了一种基于环境参数模型的定电压MPPT控制方法和系统，其中，所述方法包括：首先，实时采集太阳能光伏电池的温度T和辐照度Ee；然后将所述温度T和辐照度Ee代入预先设定的光伏电池最大功率工作点电压环境参数模型Vm(T,Ee)，得到光伏电池最大功率点电压Vm；再根据光伏电池最大功率点电压Vm，调节实时采样得到的太阳能光伏电池的输出电压，实现光伏系统最大功率输出。

通过推导出光伏电池最大功率工作点电压的环境参数模型，并采用变目标电压的固定电压控制法，实现光伏系统最大功率输出。

同时，该发明控制方法简单，兼顾了系统的控制精度和控制速度，可靠性高，易操作。

【专利说明】—种基于环境参数模型的定电压MPPT控制方法和系统【技术领域】[0001]本发明涉及太阳能光伏发电【技术领域】，尤其涉及的是一种适用于各种小功率等级的光伏发电应用场合的基于环境参数模型的定电压MPPT控制方法和系统。

【背景技术】[0002]在所有的新能源与可再生能源中，太阳能光伏发电无疑是世界各国最受关注、最有发展前景的方向之一。

但是，光伏电池的输出特性受外界环境的影响大，电池表面温度和日照强度的变化都会导致输出特性发生较大变化，因此有必要采用MPPT (Maximum PowerPoint Tracking最大功率跟踪)控制算法，使光伏电池功率输出最大化。

目前的MPPT算法主要有固定电压控制法、扰动观测法、导纳增量法、模糊控制法、神经网络控制法等。

然而，上述各种方法均存在一定不足:[0003]固定电压法虽然控制简单，但对最大功率点的变化适应性差，能量损失较大。

扰动观察法和导纳增量法转换效率高，但MPPT电路功率开关的占空比调节量Ad为定值，Ad越大,响应速度快,实际应用中，在最大功率点附近振荡较大；△(!越小，最大功率点附近振荡小，系统响应速度慢，跟踪速度和跟踪精度是一对矛盾体，从而对系统也提出了较高要求。

、壬3町扶2020年第33卷第11期Electronic Sci.&Tech./Nce.15,2020基于变论域模糊控制光伏MPPT算法的仿真研究蒋鹏程，汤占军，刘萍兰(昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650500)摘要通常采用模糊控制算法设计的控制器对实现光伏系统MPPT控制具有针对性，在光伏系统或控制器参数改变时，会出现、稳定、甚至跟踪失效等问题％针对此问题，文中一种基于变论域模糊控制的MPPT 算法，电导增量法的跟踪原理设计控制器的模糊规则来提高控制器的普。

该算法引入伸缩因子实现变论域的设计以降低控制器参数改变对跟踪效果的影响％在MATLAB/SivuCnk中的仿真结果表明，变论域模糊控制法在跟踪速度上相较于电导法提高了近一倍，且在论域失配与光伏系统模型失配情况下，相比于模糊控制能够更好地实现光伏系统MPPT控喘L关键词光伏发电系统；最大功率点跟踪'电导增量法'伸缩因子'变论域模糊控制'MATLAB仿真中图分类号TP273.4；TM615文献标识码A文章编号1007-7820(2020)11-016-08doi：10.16180/ki.ivnl007-7820.2020.11.004Simulation Stedy of Photovoltaic MPPT Basee on Variable Universe Fuzzy ControSJIANG Pengcheng,TANG Zhanjun,LU Pinglan(SchooeoeIneoomation Engineeoing,KunmingUnieeosityoeScienceand Techno eogy,Kunming650500,China)Abstract Generally,the controller designed by the fuzzy control algoothm is taceted to realize the MPPT con­trol of the photovoltaic system.When the PV system or controller parameters change,there will be problems such as s eow toacking speed,pooostabieity,and eeen toackingeaieuoe.In eiewoethis,an MPPTaegooithm based on eaoiabee unieeoseeu eycontooeisadopted in thispapeo.Theeu eyoueeoecontooeeoisdesigned byusingthetoackingpoincipee oeconductanceincoementmethod toimpooeetheunieeosaeityoethecontooeeo.In addition,theaegooithmintooducesa scaeingeactootoimpeementthedesign oetheeaoiabeeunieeosetooeducetheimpactoechangesin contooeeopaoameteos on thetoackingeeect.Thesimueation modeeisbuietin MATLABjSimu eink,and theeeasibieityoetheaegooithm is eeoieied.Thesimueation oesuetsshowthattheaegooithm isneaoeydoubeed in toackingspeed compaoed with thecon-ductance incoementmethod.The simueation oesu ets show that the eaoiab ee-domain eu eycontooemethod isneaoey doubeed in toackingspeed compaoed with theconductance incoementmethod.Besides,undeothemismatch oethedo-main mismatch and thePVsystemmodee,thenewmethod can beteooeaeieetheMPPTcontooeoethephotoeoetaicsys-tem compaoed with theconeentionaeeu eycontooe.Keyworde photovoltaic power generation system；MPPT；incremental conductance；scaling factor；wOable uni­verse fuzzy control；MATLAB sirnulation针对输出呈单峰特性的光伏系统，扰动观察法、电导和模糊控制系统的最大点跟踪(Maxirnun Power Poini Tracking,MPPT)控制。

光伏发电中MPPT算法设计及仿真发表时间：2017-03-27T11:43:43.640Z 来源：《电力设备》2017年第2期作者：刘硕张立飞葛强[导读] 对光伏阵列的物理特性进行分析，在PSIM仿真环境下，采用C block模块建立了太阳能光伏阵列的仿真模型。

（扬州大学水利与能源动力工程学院江苏扬州 225127）摘要：对光伏阵列的物理特性进行分析，在PSIM仿真环境下，采用C block模块建立了太阳能光伏阵列的仿真模型。

基于光伏阵列的输出特性，提出一种使用模糊控制的最大功率点跟踪技术，使用PSIM和SIMLINK联合仿真方法对该算法进行验证，结果表明，该算法能够快速准确地跟踪光伏阵列的最大功率点。

关键词：光伏阵列；最大功率点跟踪；模糊算法；联合仿真目前，资源短缺和环境污染已经成为全世界关注的问题，新能源和可再生能源的利用和开发就显得更加重要，如何提高光伏发电的效率一直是研究的热点。

最大功率点跟踪技术的应用，可以有效地提高光伏发电的效率。

本文通过对光伏阵列进行建模仿真，通过对输出特性的研究，提出了一种使用模糊算法的最大功率点追踪技术。

为了使仿真结果更加准确可靠，本文使用MATLAB和PSIML联合仿真的方法进行仿真验证，充分发挥了两种软件在电力仿真方面的优势。

1 光伏阵列的PSIM仿真模型PSIM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。

PSIM全称Power Simulation。

PSIM是由SIMCAD 和SIMVIEM两个软件来组成的。

在仿真中使用的都是器件的理想模型，计算速度和精度都非常的高，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。

用户可根据自己的需求搭建器件模型，给建模带来了很大的灵活性。

首先，给出仿真模型的数学表达：上述模型根据各变量之间的数学关系建立，能够模拟外界温度、光照变化对光伏阵列输出特性的影响，参数可以根据需要进行修改，模型具有较高灵活，仿真精度高等特点。

光伏发电系统MPPT误判现象及振荡分析周婷;谭理华【摘要】对于光伏系统,最重要的就是调节PV端电压,使其迅速收敛至最大功率点。

由于光照强度的随机变化,常用的扰动观测法会出现误判现象,造成功率损失。

电导增量法的提出可以在一定程度上解决这一问题,但是如果在有云的天气下,光照强度变化比较剧烈,仍然会出现误判现象。

此外这两种方法在最大功率点处都会出现振荡现象,造成一定的功率损失。

这里主要对稳态振荡以及光照突变造成的误判现象做一定性分析,然后提出一种基于功率预测的扰动观测法,可以很好的解决误判问题。

%It is the most important to adjust the voltage of PV array for photovohaic system, and to operate at the maximum power point (MPP). As a result of the random changeable insolation, the traditional perturb and observe (P&O) method has much power loss for the failure of justice. The method of INC could solve this problem to some extent. But when there are clouds, the illumination changes rapidly, there also is failure of justice. In addition, these two methods appear vibration in the maximum power point, which leads to some power loss. The steady vibration and failure of justice are analyzed qualitatively, and then the power forecast-based P&O method is proposed, which can solve the problem of failure of justice.【期刊名称】《安徽电气工程职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(017)003【总页数】6页(P9-14)【关键词】光照突变;误判;振荡;最大功率点跟踪;功率预测【作者】周婷;谭理华【作者单位】马鞍山供电公司,安徽马鞍山243011;江苏宏宝电子有限公司,南京210000【正文语种】中文【中图分类】TK5131 引言随着常规能源日益枯竭，可再生能源的应用必将越来越广泛。

光伏发电系统MPPT研究与仿真作者：赵春柳来源：《电脑知识与技术》2016年第29期摘要：光伏电池的利用率一般受辐照度、温度等因素的影响，在光伏发电系统中，为寻求光伏电池的最优工作状态，都采用最大功率点跟踪（MPPT）技术。

本文以常用的定电压跟踪法（CVT）、扰动观测法（P&O）和电导增量法（INC）为研究对象，搭建PSIM仿真电路，Visual C++生成的DLL实现相关MPPT算法。

通过在辐照度、温度变化下的PV系统三种MPPT算法功率跟踪效率的仿真结果，分析三种MPPT技术的有效性和优缺点。

分析结论对光伏发电系统选择MPPT算法具有指导意义。

关键词：MPPT；定电压跟踪法；扰动观测法；电导增量法中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）29-0257-03当今世界正迅速地从工业化社会向低碳社会转化，能源利用正向可持续发展方向转变，因此发展绿色能源成为趋势。

太阳能光伏发电由于其可再生性、清洁性等特点，正在发展为全世界绿色能源组成中的重要部分。

最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）技术是光伏发电高效利用的关键技术之一，同时MPPT技术是光伏发电系统中的一个通用综合性技术，涉及光伏阵列建模、优化技术、电力电子变换技术及现代控制技术等。

因此，在光伏发电系统中，普遍采用MPPT技术，以求高效利用太阳能。

1变换器主电路为了便于比较各种MPPT算法的优缺点，本文建立统一的光伏发电系统模型，如图1所示，采用Boost变换器、电阻性负载。

为了便于分析几种MPPT算法最大功率跟踪的效率，Boost变换器中器件均采用理想器件。

2光伏系统的最大功率点跟踪技术2.1定电压跟踪法定电压跟踪（Constant Voltage Tracking，CVT）法是最早出现的光伏功率输出控制算法。

在辐照度大于一定值并且温度变化不大时，光伏电池的输出最大功率时其输出电压在某一值附近，只要控制光伏电池输出电压在该电压处，即可控制太阳能电池板输出最大功率。

基于simulink的带有MPPT功的光伏电池的仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：本科毕业设计（论文）基于Simulink的带有MPPT功能的光伏电池的仿真学院电力学院专业电气工程及其自动化学生姓名郭子暄学生学号 20083015192指导教师荆朝霞提交日期 2012年 5 月 20 日摘要如今，在全球经济与科技高速发展的背景下，能源消耗自然成为不可忽略的问题。

在传统化石燃料，如煤、石油、天然气等面临枯竭之时，新能源的开发与利用成为当今的热点。

在众多新能源中，光能由其高效、可持续以及无污染等特点进入了人们的视野。

光伏电池也应运而生。

本文首先通过对光伏电池单二极管等效电路的分析，以PV-MF165EB3光伏单元为例，基于高斯-赛德尔法提出了光伏电池等效电路中未知参数的求取方法，并利用Matlab/Simulink建立相关数学模型以仿真其输出特性。

经验证，该模型能够较为精确地仿真PV-MF165EB3单元的I-V以及P-V特性。

应用于光伏系统的最大功功率跟踪控制系统（MPPT）是为了使得光伏电池在不同的温度、光照强度以及电力负荷情况下实现功率的最大化。

在本文当中，在I-V以及P-V 特性基础之上，通过对其非线性特性的分析提供了最大功率跟踪控制算法—电导增值法，在本文中详细讲述了电导增量法的计算原理以及相关计算流程。

为使输出端功率最大化，应用Boost升压电路跟踪最大功率点处电压，并经过逆变器完成其逆变，并分析逆变的效果。

关键词：光伏系统；最大功率跟踪；电导增量法AbstractRecently, with the rapid developing of economic and technology, the energy problem hasgrown into a great issue which cannot be ignored. Nowadays under the background that conventional fossil fuels are running out quickly, the exploitation of new resources became an outstanding research focus. Among new resources, solar power which has the characteristics of high efficiency, sustainability, non-pollution comes into people’s sight. Naturally, PV panel comes into being.In this paper, firstly we made an analysis for the single-diode equivalent circuit for PV system. Taking the PV-MF165EB3 module as an example, we come up with the method for obtaining the unknown parameters based on GAUSS–SEIDEL METHOD. After that with the applying of Matlab/Simulink, we can obtain the output characteristics of PV system. Through validating, the model can simulate the P-V and I-V characteristics of PV-MF165EB3 module accurately.A maximum power point tracking control (MPPT) is used for a photovoltaic (PV) system in order to maximize the output power irrespective of the temperature and irradiation conditions and of the load electrical characteristics. In this paper, on the basis of the P-V and I-V characteristics, through the research of the non-linear character, the Increase Conduct Algorithm is recommended to track the maximum power point. And here we will explain the flowchart of this method in detail.In order to maximize the output power, a boost converter is applied to obtain the voltage at MPP, through an inverter , the PV system is connected with the micro power grid to supply electric power .Based on the theory of inversion , we will build a model to analyze the outputlead by SVPWM control method.Keyword: Photovoltaics, Maximum Power Point Tracking (MPPT), Increase ConductAlgorithm目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 分布式发电的研究背景与发展意义 (1)1.2 光伏发电系统概述 (1)1.3 国内外光伏系统的发展现状 (3)1.3.1 国内光伏系统的发展现状 (3)1.3.2 国外光伏系统的发展现状 (3)1.4 本文的研究的内容 (6)第二章风光互补微电网简介............................... 错误！未定义书签。

卷第Vol.44第441期2010年1月电力电子技术Power Electronics，No.1January ，2010定稿日期：2009-07-01作者简介：朱铭炼（1985－），男，江苏靖江人，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动，功率电子变换。

1引言随着社会的发展，能源和环境成为人们面对的紧要问题。

太阳能作为一种广泛分布的“清洁可再生能源”，有很好的应用前景。

但光电池的输出功率与日照强度及环境温度都有很大关系，故具有明显的非线性，需要在光伏器件和负载之间连接最大功率点跟踪（MPPT ）电路，以充分发挥光伏电池的功效。

目前实现MPPT 的方法有恒定电压（CV ）法，扰动观察（P&O ）法及增量电导（INC ）法等。

CV 法利用光伏器件在最大功率点处的工作电压与器件开路电压的近似比例关系进行控制，该方法控制精度低，仅适用于小功率场合。

P&O 法的原理是扰动光伏系统的输出电压，判断扰动前后系统输出功率的变化情况，并按照使输出功率增加的原则来对系统进行控制，P&O 法在稳态时，只能在最大功率点（MPP ）附近振荡运行，而且在日照强度突然变化时可能会产生跟踪错误[1]。

INC 法利用光伏电池在MPP 处输出功率对电压的导纳为零来跟踪MPP ，该方法控制效果好，控制稳定度高，但是控制算法复杂，对采样的精确度要求很高[2]。

综上所述，以传统P&O 法为基础，提出了一种变步长P&O 法，以改善系统的启动特性。

该方法在系统启动时能迅速跟踪到MPP 。

为提高系统跟踪效率，工作在MPP 附近时以小步长进行干扰；外界环境变化剧烈时则以较大步长进行跟踪。

实验结果表明，该方法可以快速准确地跟踪外界环境变化，提高对光伏电池的利用率。

2光伏电池特性在光伏发电系统中，光伏电池实际输出功率往往取决于3个因素[3]：光照强度E 、电池温度T 、负载阻抗。

光照强度主要影响光伏电池的短路电流，对开路电压和MPP 所对应电压影响很小。

背景介绍随着社会的发展，可再生能源的应用越来越受青睐。

其中太阳能作为一种清洁、安全、绿色的可再生能源，被认为是世界上最有发展前景的新能源技术之一。

传统的路灯采用高压市电供电，必须铺设大量的电缆，并挖掘大量的电缆沟。

这势必增加整个系统的安装成本与维护成本。

而太阳能路灯不用铺设复杂的线路，只需要一个安装基座即可，节省了安装成本，并且太阳能路灯以免费的太阳能作为能源，绿色环保，无需支付电费。

因此太阳能路灯在城市道路、工业园区、绿化带、广场等场所的照明中将带来明显的可利用优势。

右图为太阳能路灯在城市道路的应用。

由于太阳能光伏(Photovoltaic，简称PV)面板转换效率较低，一般为18%左右，因此太阳能是一种宝贵的资源。

为了充分利用太阳能，需要使用一种高转换效率的太阳能控制器来对太阳能进行跟踪，以最大限度地将太阳能转换为电能。

利用控制方法实现光伏面板的最大功率输出运行的技术被称为最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技术。

目前使用的太阳能路灯控制器大多采用串联式PWM脉宽调制方式，对太阳能的利用率为60%左右，大大浪费了宝贵的太阳能。

而采用MPPT技术能够显著提高太阳能的利用率，因此采用MPPT技术实现的太阳能路灯控制器具有广泛的市场前景。

系统结构MPT612是NXP推出的首个针对太阳能光伏电池的应用提供最大功率点跟踪的低功耗集成电路。

基于MPT612的太阳能路灯控制器转换效率高达98%以上，大幅度提高了太阳能的利用率。

它具有光伏应用中PV面板所需的硬件功能，包括电压和电流测量与面板参数配置，这大大简化了软硬件设计和提高了开发速度。

太阳能路灯系统的结构框图如（图1）所示。

从图中可以看出，路灯控制器是整个系统的心脏。

控制器的优劣决定了整个系统的性能。

基于MPT612的太阳能路灯控制器系统框图如（图2）所示。

控制器采用Buck与Buck-Boost两种拓扑结构。