基于MATLAB的光伏发电系统MPPT控制研究.doc

基于MATLAB的光伏发电系统MPPT控制研究摘要：在太阳能电池等效模型的基础上，采用mat lab软件建立 了最大功率跟踪(mppt)控制模型，实现了光伏发电系统的最大功 率跟踪控制研究研究中，主要探讨了仿真模型建立过程中存在的 诸多问题，以及在mat lab中的处理方法，最后给出了不同情况下 的mppt仿真结果关键词:mat lab光伏发电系统mppt0引言随着人们对电能需求量的不断增大，加上清洁可再生能源工业的 长足发展，对太阳能发电系统的研究也越来越广泛为了探索复杂 情况下太阳能发电运行的情况，同时减少研究的成本，釆用mat lab 仿真技术已越来越受到研究学者和工程技术人员的青睐［1］本文 止是在此背景下，采用mat lab软件建立了最大功率跟踪(mppt) 控制模型，实现了光伏发电系统的最大功率跟踪控制研究1 mppt控制原理1. 1光伏电池特性图1显示了光伏电池在光照和温度不同时的输出特性曲线［2］从 p-u曲线可以看出光伏电池具有明显的非线性［3］,而且，在一定的 光照和温度情况下，光伏电池具有唯一的最大功率点，要输出当前 状态下的最大功率，光伏电池必须工作在最大功率点处。

1.2控制原理对于光伏发电系统，其最大功率跟踪(mppt)控制可以通过图2 所示变换器实现，图中变换器采用直流升压(boost)电路由输入输出功率的平衡关系知，当系统工作在最大功率点时应有 如下关系式成立rs=rl(1-a)2其中，rs表示光伏电池组的等效内阻，a表示boost变换器占空 比，rl为负载电阻2仿真模型的建立研究光伏发电系统的最大功率点跟踪(mppt)控制首要就是建立 mat lab仿真模型，图3中示出了采用mat lab软件的simulink工具 箱建立的mppt控制模型模型中主耍包括主电路和控制电路，主 电路采用直流电压源模拟光伏电池组，釆用电阻r模拟太阳能电池 内阻，采用门模拟输出直流负载；控制电路主要包括控制器、检 测电路、pwm信号生成器此外，仿真电路中述包括输出数据或波 形部分，主要包括scope和scopel, scope主要检测负载电压、负 载电流和负载耗散功率，scopel主耍检测电压源内阻分压情况，从 而间接验证最大功率跟踪控制效果控制电路的核心部分是控制器(controller),模型中控制器采用 simulink I 具箱中的 embedded mat lab function 模块，可以在该 模块中编写mppt控制程序，从而实现最大功率跟踪控制。

本模型 中采用一种改进的电压扰动观察法[4] [5]编写程序，输出yl控制 pwm生成器占空比从而实现最大功率跟踪功能仿真主要参数如下：r取1欧姆，rl取5欧姆，电压源电压设定 为10伏，电感釆用1毫亨，开关管采用igbt, pwm频率釆用20k 赫，延迟时间均采用10微秒值得一提的是，延迟时间需耍与最 大功率跟踪控制器控制程序匹配，否则可能导致跟踪失败，从而做 出错误的判断3仿真结果及分析建立光伏发电系统最大功率跟踪（mppt）控制模型后，就可以进mat 1 ab仿真，设置好仿真参数后，最大功率输出波形如图4所 示从图1中可以看出，系统在0. 4秒前有较大的跟踪波动，调节 时间约为1秒，1秒后输出功率恒定，稳定的最大输出功率约为20 瓦如果改变仿真模型中参数值，输出最大功率值会相应变化为了进一步检验输出功率值是否为最大输出功率，可以采用适当 的检测电路进彳亍验证如图3中vol tage measureinentl和voltage measurement2检测电路所示，在示波器（图3中的scopel）中观 察此时电压情况如图5所示，从图中可以看出：电压源电压为10 伏，如图5中虚线所示，此时检测到输入电压vi为4伏。

根据光 伏发电系统最大功率跟踪（mppt）控制原理可知，理想情况下vi 为5伏，考虑外界干扰因素和实际情况，可以得出mppt控制已经 成功实现的结论如果负载为交流负载，则光伏发电系统输出电压可加上逆变器将 其转换为交流电压此时，只要在图3所示模型中加入交流逆变器, 输出电压、电流采样替换为输出交流电压、电流的有效值采样即可, 输出交流电压波形如图6所示从图中可以看出，输出交流电压波形基本为正弦波，满足要求4结论本文釆用mat lab软件，对光伏发电系统的最大功率跟踪控制进行 了初步研究，重点研究了最大功率跟踪控制时输出功率情况、输入 电压情况以及仿真结果与理想结论的对比情况从改善现有光伏发 电系统最大输出功率情况来看，该研究有一定的实用价值和市场经 济价值参考文献：[1] 茹美琴，余世杰，苏建徽•带有mppt功能的光伏阵列mat lab 通用仿真模型[j]•系统仿真学报,2005, 17(5)： 1248-1251.[2] 徐鹏威，刘飞，刘邦银等•儿种光伏系统mppt方法的分析比较 及改进[j]•电力电子技术,2007, 41 (5)： 3-5.[3] 何薇薇，杨金明•太阳能光伏发电最大功率跟踪系统研究[j]・ 电力电子技术，2008, 42 (8)： 30-32.[4] 李绍武.小型风电系统mppt控制算法的研究[j].湖北民族学院 学报(自然科学版)，2011, 29(2)： 191-193.[5] 张昌华•家用光伏发电系统的设计与mppt控制[j].湖北民族学 院学报(自然科学版),2011, 29(2)： 194-196.作者简介：韩荣花(1972-),女，汉族，黑龙江大庆人，大庆联 谊石化股份有限公司，工程师，主要研究方向：工业智能控制。