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 隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及能源危機(jī)的加劇，清潔的可再生能源在電力系統(tǒng)中占的比重也越來越大，太陽能憑借其獨(dú)有的優(yōu)勢成為新能源首選。因此，了解光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電原理以及提高發(fā)電效率的方法是非常重要的。這里介紹了一個(gè)針對并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT算法。該系統(tǒng)采用單級式結(jié)構(gòu)，省去了儲能環(huán)節(jié)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，且效率高。

眾所周知，光伏電池板作為光伏系統(tǒng)里很重要的組成部分，是整個(gè)系統(tǒng)能量的來源，不可或缺。但光伏電池容易受到外界溫度、日照強(qiáng)度等環(huán)境因素的印象，使得其輸出功率始終在發(fā)生變化。為了充分利用太陽能電池板并使系統(tǒng)能盡可能地穩(wěn)定工作，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中最大功率跟蹤技術(shù)的加入便顯得十分必要。從電子系統(tǒng)方面考慮，對光伏組件進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤是降低發(fā)電成本、提高發(fā)電效率的最直接、最有效的方法。

1、光伏電池輸出特性分析

光伏電池受外界因素（如環(huán)境溫度、日照強(qiáng)度等）影響，輸出具有強(qiáng)烈的非線性，其數(shù)學(xué)模型可表示為：


式（1）也即光伏電池的I-U特性關(guān)系，其中：I、U分別為光伏電池輸出電流和端電壓；A、B與PN結(jié)材料特性相關(guān)的系數(shù)；k為波茲曼常數(shù)；T為絕對溫度；q=1.602*10-19C為電荷電量；Rs、Rsh為別為等效串聯(lián)電阻和等效并聯(lián)電阻。

將式（1）轉(zhuǎn)化為工程化數(shù)學(xué)模型，并加入適當(dāng)補(bǔ)償銀子，可建立光伏電池的軟件仿真模型，對于該模型本文采用PSIM仿真軟件來建立，并結(jié)合MATLAB軟件對該模型的可用性和正確性進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖1所示。



圖1 太陽能電池仿真模塊光伏特性曲線

由圖1中的四張圖我們可以得出如下兩條關(guān)于光伏特性的結(jié)論：

（1）在光伏電池結(jié)溫不變的情況下，光伏電池的輸出最大功率隨日照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大，且最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓幾乎相同；在日照不變的情況下，太陽能電池的輸出最大功率隨組件結(jié)溫的升高的變化趨勢與恒溫日照變大情況下功率變化趨勢相反，結(jié)溫越大，太陽能電池能輸出的最大功率反而越小，且最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓也隨著結(jié)溫的升高而下降。

（2）在光伏電池結(jié)溫不變的情況下，日照強(qiáng)度越大，光伏電池的短路電流也越大，恒流區(qū)對應(yīng)的端電壓區(qū)間也越小；在日照不變的情況下，光伏電池的結(jié)溫幾乎不對短路電流產(chǎn)生影響，隨著溫度的上升極板的輸出短路電流只是略有增加，而光伏電池的開路電壓則隨著電池結(jié)溫的升高而下降，且下降幅度較大。