摘要：太阳能系统的特点是输出功率受周围光强、温度等诸多自然条件的干扰。光伏发电系统具有独立性强、可以并网运行、较为环保、比较可靠且耐用性高，当它处于自然环境中时，它的输出特性也会受到干扰，最佳工作地及最大功率点的改变就是最明显的体现。所以，若想高效利用太阳能可以选择跟踪调控太阳能光伏最大功率点。
关键词：太阳能；光伏发电；最大功率跟踪
21世纪，人类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战，在有限资源和环境保护要求的双重制约下发展经济己成为全球的热点问题，这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源。太阳能以其清洁、无污染，并且取之不尽、用之不竭等优点越来越得到人们的关注，太阳能的利用方式很多，而太阳能发电是太阳能利用中最为关注的焦点。光伏电池是一种不稳定的电源，它的输出特性受外界环境如太阳能辐射度，温度和负载的影响。如何通过光伏电池的最大功率点跟踪控制，使太阳能光伏电池获得最大输出功率，充分利用太阳能光伏阵列的能量，对提高光伏电池的转换效率，降低光伏发电成本，具有重要的意义。最大功率点跟踪控制技术是光伏并网发电系统的关键技术之一。
1 太阳能光伏发电的原理以及主要形式
太阳能光伏发电的原理就是光生伏特效应，太阳的光能直接转化为可用的电能。光伏发电系统的发展到现在，主要有四种类型的应用：家庭使用的网络系统，非家庭使用的离网系统，分布式和网格连接系统。
2 最大功率点以及跟踪的意义
太阳能电池板的P-V曲线是非线性的，因此在某一电压值时候，存在一点功率最大，当电压达到一定值时，功率可达到最。此时功率因为电压的影响而变化。太阳能电池输出功率达到最大的点即为太阳能电池的最大功率点。为了更好地利用太阳能，我们可以根据太阳能电池板的特性，提高电池板的转换输出效率。太阳能电池板的转换特性：在相同光照的条件下，其输出电压与电流呈现一种非线性的关系，在一段电压范围内电流的变化很缓慢，在一个电压点电流急剧下降，因此就会存在一个最大的功率点。找到这个最大功率点，让太阳能电池板一直以其最大功率输出，从而达到提升太阳能的转换输出效率，效率是光伏发电系统的关键指标之一，常用光伏电池的光伏转换效率较低（8%-16%），因此对光伏变换的效率要求很高。光伏运行的效率包括最大功率点跟踪（MPPT）效率（太阳能到电能的转换）和电能变换效率（电能到电能的转换）两个方面。通常，逆变片所给出的MPPT效率是指MPPT的稳态性能，及稳态是光伏电池的输出效率与当前环境下光伏电池最大输出的效率值比。
3太阳能最大功率跟踪系统设计
3.1太阳能光伏发电系统阵列的串并联数设计
若固定了光伏发电系统的负载，我们能够设计或改变光伏系统的发电阵列，保证光伏发电系统在此固定负载下输出最大功率。因为当太阳的光照亮度等因素有了变化，光伏发电系统的输出阻抗就会随之而改变，他们二者之间的关系为负相关，即太阳光照强度越弱，光伏发电系统的输出阻抗就会越大，同样的，若想使光伏发电系统的输出阻抗变小，就要增强太阳光的光照强度。另外，经过多年的研究观察及试验发现，当光伏发电系统输出功率达到峰值时，唯能根据太阳光照强度来确定光伏发电系统内部的串并联数。太阳光照强度比较弱的时候，要保证光伏发电系统内并联数占多数，串联数占少数；相对的，当太阳光照强度比较强的时候，光伏发电系统内串联数占多数，并联数占少数。所以，在对太阳能光伏发电系统阵列进行设计的过程中，要先确保选用较低耗能的数据采集仪器。然后，要采用可靠、经济的蓄电池及太阳能发电板。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设计太阳能光伏发电系统阵列时不仅要防止太阳能发电板的系统容量太大，出现浪费的现象；还应该杜绝由于太阳能发电板系统容量太小，在阴雨期不能进行测量的现象出现。
3.2恒电压控制法
在相同温度时，各种光照下的最大功率点在一条直线上。这就说明最大功率点应该是固定的电压值。这种方法的优点是，可以避免因为光伏电池老化而失去准确度，也可以准确的把握外界条件的变化得到的最大功率点的参数。缺点是会带来额外的成本消费在温度或光照强度变化剧烈时，不能及时准确的测量最大功率点。同时，对于由多种性能指标光伏电池组成的大型光伏发电系统，获取的数据参数价值有限。
3.3脉宽调制法
对系统进行控制时选择用DC/DC变换器的方法为是脉宽调制法。当开关处于开放状态时，变换器通过对太阳能光伏发电系统信号进行控制，将阵列的直流输出改变成一个具有可变占空比的PWM波信号，继而对太阳能光伏发电系统的等效负载进行改变。在实际操作时，通常在对DC/DC变换器进行驱动时选择采用脉宽调制法，它串联与太阳能光伏发电系统板，通过对PWM波的占空比进行改变，进而实现使太阳能光伏发电系统电压达到最大功率跟踪的目标。将最大功率控制系统串联到Boost变换器的电路中，同时，采用Matlab技术构建仿真模型，将编制S函数的方法当作最大功率控制的控制模块，随之追踪控制光伏电池的最大功率点。
3.4扰动观察法
先测太阳能电池第i时刻的电压Vi和电流Ii，计算出功率Pi，然后与第i-1时刻的功率进行比较。根据比较的结果调节太阳能电池的工作点，这里引入一个参考电压VREF，当进行比较后，调节参考电压使之逐渐接近最大功率点的电压。在调节太阳能电池工作点时，依据这个参考电压进行调节。该方法的的特点硬件成本低，算法实现容易，不能判定何时达到最大功率点，因此会存在震荡。
3.5选取系统
通过对了解与分析，选取扰动观察法进行大功率跟踪研。根据方案的原理，此系统既需要硬件电路对太阳能电池板的信号进行处理，也需要软件程序来进行扰动控制，实现算法。通过监测电压与电流太，得到电池板的实时输出功率，。所以硬件的设计包括控制核心、DC/DC、AD转换等几个大的模块。通过初始系统设计到A/D转换到MPPT到LED显示，用扰动观察法进行计算。
3.6其他方法
基于粒子群优化BP神经网络的光伏电池跟踪控制技术是通过粒子群优化技术中显著的寻优功能而提出的；基于模糊逻辑的MPPT技术是通过模糊控制技术针对非线性系统具有良好控制精度特点提出的，此法对响应速度进行了提高，但是因为在面对外界环境的变化时神经网络有非常强大的自习功能，所以学者们使神经网络与模糊算法相互融合，提出了更为精确的MPPT控制技术，同时还有光源跟踪控制法、扰动观察法、开路电压法、负载跟踪控制法等多种最大功率点跟踪控制法。
4结语
在科学技术持续飞速发展的当今社会，过去陈旧落后的控制方法显然已不再符合经济适用的要求，太阳能最大功率点跟踪控制的控制器集成化、智能化必将成为一种发展趋势。
参考文献
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论文作者:张景珊1,李筛2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：光伏论文; 太阳能论文; 系统论文; 最大功率论文; 电压论文; 电池板论文; 变换器论文; 《防护工程》2018年第35期论文;