基于MPPT的光伏发电系统simulink建模与仿真
目录
2.2 MPPT算法举例 - 电导增量法 (Perturb and Observe)
最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）是光伏系统中的一种关键技术，用于实时调节光伏阵列的工作状态，使其在任何光照和温度条件下始终输出最大功率。基于最大功率点跟踪（MPPT）的光伏发电系统是一种优化技术，用于从光伏（PV）系统中提取最大功率。由于光伏单元（太阳能电池）的功率输出受多种因素影响，如太阳辐照度、温度、阴影等，因此MPPT技术对于确保在任何给定环境条件下都能从PV系统中获得最大功率至关重要。
1.光伏发电系统基础
光伏单元产生的电流（I）和电压（V）之间的关系是非线性的，并且可以通过电流-电压（I-V）特性曲线来描述。这条曲线在不同的辐照度和温度下会有所不同。功率（P）是电流和电压的乘积，即 (P = IV)。对于给定的环境条件，存在一个特定的电压（和电流），使得功率输出达到最大。这个点被称为最大功率点（MPP）。
1.1光伏电池I-V特性
光伏电池的I-V特性是指光伏电池在不同电压下的输出电流特性，它描述了光伏电池在外加电压下产生的电流与电压之间的关系。这种关系通常呈现出非线性特征，其曲线主要包括四个关键点：开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、最大功率点（MPP）和电池的工作点。光伏电池的最大功率点（MPP）是指电流-电压特性曲线上功率最大的工作点：
其中P(V) 是光伏电池在电压V 下的输出功率，I(V) 是对应电压下的输出电流。
在光照条件下，光伏电池通过吸收光能将光能转化成电能，从而产生电流。当光照强度一定时，随着电压的增加，电流先增加后减小。这是因为光伏电池的电压和电流之间存在着固有的关系。当电压达到某一值时，电流达到最大，这个点就是最大功率点（MPP），它是光伏电池性能的重要指标之一。开路电压（Voc）是指在光伏电池两端未连接负载时的电压，此时电流为零。而短路电流（Isc）是指在光伏电池两端短接时的电流，此时电压为零。这两个参数也是描述光伏电池性能的重要指标。
总的来说，光伏电池的I-V特性是评估光伏电池性能的重要依据，对于光伏电池的实际应用具有重要意义。通过了解光伏电池的I-V特性，可以选择合适的工作点以获得最大的能量转换效率。
2. MPPT
2.1 MPP条件
光伏电池的最大功率点满足以下条件：
通过对P(V) 求导数并令其为零，可以找到MPP的位置。但实际操作中，由于环境变化及I-V特性的复杂性，直接求导并不方便，因此常采用其他算法如扰动观察法、电导增量法或粒子群优化算法等间接寻找MPP。
2.2 MPPT算法举例 - 电导增量法 (Perturb and Observe)
电导增量法是一种简单且常用的MPPT算法。其基本步骤如下：
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测量当前状态：获取当前的电压Vcurrent 和电流Icurrent，计算当前功率Pcurrent。
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扰动：根据预设规则改变输入电压（例如增大或减小一个固定步长），观测新的电压 Vnew 和电流Inew 及对应的功率Pnew。
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判断：比较Pcurrent 和Pnew，如果Pnew>Pcurrent，则朝着相同的方向继续扰动；如果Pnew<Pcurrent，则反转扰动方向。
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迭代：重复上述过程直到功率变化非常小，说明已接近MPP。
2.3 MPPT控制器设计
MPPT控制器通过上述算法动态调整光伏阵列与负载或电池之间的连接，以使光伏系统在不同环境条件下持续工作在最大功率点。其核心是包含一个DC-DC转换器（如降压、升压或升降压变换器），以及一套实现上述MPPT算法的控制电路和微处理器。
3. Simulink建模
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4. 仿真测试结果
综上所述，MPPT技术是提高光伏发电效率的关键手段之一，它通过实时监控并优化太阳能电池板的工作状态，确保即使在光照强度和温度变化时也能最大化利用太阳能资源。