光伏并网发电系统中最大功率点跟踪算法的研究

摘要

随着工业社会的飞速发展和世界人口的持续剧增，能源枯竭及环境污染问题使人们逐渐把目光投向新能源的开发应用上来。在新能源技术中，光伏发电技术以其原料丰富、成本低廉和绿色环保等优势成为学术界和产业界的研究焦点。最大功率点跟踪环节是光伏发电系统的关键技术之一，此环节影响着整个系统的控制精度和光电转化效率，对降低发电成本、推进光伏技术深入发展具有重大意义。本文对光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪技术进行了深入的理论研究和实验验证，主要研究内容和成果如下:
　　 (1)介绍了光伏发电技术的研究意义及发展历程，对光伏发电系统的分类和组成以及单相两级式光伏并网发电系统的相关理论进行了简要概述，为在此系统中进行最大功率点跟踪技术的研究和实现奠定了理论基础。
　　 (2)对光伏电池的发电理论、光伏特性以及最大功率点跟踪技术的实质和相关方法进行了详细阐述，并对比分析了现存方法的优缺点及适用环境。提出了基于在线短路电流法和变步长滞环比较控制法的双模式跟踪算法以解决传统闭环控制方法在小范围内因干扰产生的误判和在最大功率点附近的振荡问题。
　　 (3)在Matlab/Simulink环境下搭建了光伏模块的模型和基于Boost电路的MPPT跟踪平台，并对光伏特性和P&O法、导纳增量法及本文提出的基于在线短路电流法和变步长滞环比较控制法的双模式跟踪算法进行仿真，结果验证了本文所提方法的可行性。
　　 (4)搭建以TMS320LF2407A处理器为控制核心的实验平台，并在此平台上对传统的P&O法和基于在线短路电流法和变步长滞环比较控制法的双模式跟踪算法进行对照实验。实验结果表明，本文所提方法可以有效避免小范围内干扰产生的误判和最大功率点附近的振荡问题，具有较强的实用性。