最大功率范文1
[关键词]35KV线路；最大输送功率；功率因数
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0112-01
当线路架成后，35KV线路最大输送功率受导线最大允许电流及线路允许电压损失所制约。如何根据这两个因素来确定呢？可以根据线路允许电压损失及导线最大允许电流推导出一个判别式，可用这一判别式来确定35KV线路最大输送功率。
1、负荷距
众所周知，对钢芯铝绞线或铝绞线而言，在线路电压损失率为K（一般取0
式中U――额定线电压或所在处的运行线电压KV
U――线电压损失KV
R0、XO――每千米线路电阻、电抗Ω/N
P、Q――输送有功、无功功率，与V为同一地点之值KW、
kvar
L――线路长度km
将（1）式进行变换得：
令：电压损失率k=U/U（0
则有：
2、导线的最大允许电流
导线在空气中载流量按发热条件有一最大允许值。导线按发热条件，即环境温度+25℃，最高允许温度+70℃时，在额定电压或所在处运行电压下所输送的最大功率为：
式中Pmax――按导线发热条件的最大输送功率KW
Imax――最大允许电流A
U――额定线电压或所在处运行电压KV
3、35KV线路最大输送功率
由（3）式，可得线路输送功率为：
令：（5）式等于（4）式，并考虑P=Pmax、I=Imax时，则有：
或得：
称（6）式为判别式。当按判别式（6）计算得的IImax时，可按最大允许电流求得线路最大输送功率。
4、举例
（一）已知：湖南省凤凰县阿拉镇至贵州省松桃县大兴镇的35KV输电线路采用度导线LGJ―70，允许电压损失率K=0.07，始端电压U=37KV，线间几何距2.5m，始端负荷功率因数cosφ=0.9，线路长度L=15km时，求线路最大输送功率？
解：查R0=0.45Ω/km、X0=0.40Ω/km、Imax=275A（环境温度+25℃，最高温度+75℃）
当cosφ=0.9时，计算得sinφ=0.4359，tgφ=0.4843，将有关数据代入（6）式得：
故应按允许电压损失率来计算导线最大输送功率，将有关数据代入（5）式，得：
本题若按导线最大允许电流计算（即按（4）式），可求得输送功率为15861KW，但电压损失率为K=0.087。
（二）已知：导线LGJ1―70，电压损失率K=0.06，始端电压U=36KV，线间几何距离2.5m，始端负荷功率因数cosφ=0.92，线路长L=5m，求线路最大输送功率？
解：R0=0.4540Ω/km、X0=0.40Ω/km、Imax=275A
当cosφ=0.92时，计算得sinφ=0.3919，tgφ=0.426
将有关数据代入（6）式，得：
故应按最大允许电流来计算线路最大输送功率，将有关数据代入（4）式，得：
最大功率范文2
关键词：太阳能；最大功率跟踪；效率
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.076
1 太阳能光伏发电的意义
能源问题越来越为人们所关注，作为一种具有绿色、安全、清洁等优点的太阳能被认为是最具发展潜能的新科技能源之一，其可再生性，清洁型及取之不尽，用之不竭等特点，目前其在太空研究领域得到广泛应用，同时也成为宇宙飞船、太空站等太空设备的后续能量来源。
太阳能的利用在国内来说，其应用领域正在不断向大众化迈进。如现在城市一些路灯都实现了太阳能跟风能结合供电，大城市绿化带、风景区等亦是如此。现在的农业也在朝自动化、无公害等方向发展，太阳能这一新兴能源在农业方面也得到了应用。为太阳光照充足的偏远地区提过电能，可以避免水、火电网进行电能输送的高成本，而且偏远地区的住房分散，加大了输电的难度。利用太阳能来供电，可以节约用电成本，方便供电。
2 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。
3 太阳能电池特性
光伏电池会因光照强度、温度、湿度等多种因素影响输出发生变化。而且不同条件下的输出功率点也不同。而且在常温下，同一光照强度时太阳能电池板的输出总存在一个最大功率点，便是该温度光照强度下最大功率点。
4 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。
5 最大功率点跟踪方法
方法一：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。
方法二：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。
方法三：电导增量法是通过比较光伏电池的电导来改变控制信号。该方法具有误报率低、跟踪精度高、误报率低和跟踪精度高的特点，但操作复杂，成本。
6 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。
7 结语
太阳能作为一种储量大、无污染的新型的可再生能源，已经成为人们普遍研究的对象。在太阳能光伏发电技术的基础上，对MPPT太阳能控制器的系统结构、工作机理和MPPT控制策略和MPPT技术进行了简单的介绍，提出了一种适合于实际应用的MPPT控制算法，提高了太阳能电池的利用率。
参考文献：
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[8]TI（德州仪器）.SM72442[Datasheet]，2013：5-8.
最大功率范文3
关键词：风光互补发电系统；最大功率跟踪控制；仿真
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)21-5241-02
Research on Maximum Power Point Tracking Control for Small-scale Wind/PV Hybrid Generation Systems
CUI Xiao-ming1, QIAO Yan-jun2
(1.School of Information EngineeringInner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China ; 2.Beijing Jingneng New Energy Co.Ltd, Hohhot 010070, China)
Abstract: Both the stand-alone wind power generation system and photovoltaic generation system have their own limitations, so that the stand-alone wind/PV hybrid generation system which combines wind with PV power generation, the simulation models of components of wind and PV subsystem as well as the whole system have been established, and the simulation study has been carried out to test the maximum power tracking control. The result shows that although solar irradiation and load are changeable, the maximum power tracking control can realize MPPT of wind and PV subsystems. The simulation results verify the correctness and feasibility of the maximum power tracking control strategy.
Key words: wind/PV hybrid generating system; maximum power tracking control; simulation
风力发电和太阳能发电具有不枯竭、方便、清洁、无噪音等优点，尤其在广大边远地区，充分利用其优势，对建立独立可靠的能源供应系统有着重大的意义。太阳能和风能在转换过程中受到季节、地理、气候条件等多种因素的制约，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性，只有扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，才能发挥出最大的作用。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性[1-2]。
1 独立运行风光互补发电系统结构
独立运行风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、DC/DC变换器（Buck）、蓄电池、控制器和逆变器、负载等组成，如图1所示。
2 独立运行风光互补发电系统最大功率跟踪控制
最大功率跟踪（MPPT）控制实际上就是一个寻优的过程，就是在不同的外界条件下，调节系统参数，使系统实际输出的功率曲线与最佳功率曲线吻合[3-4]。
2.1 风力发电系统最大功率跟踪控制
风力发电系统的最大功率跟踪控制是通过控制风力机转速在不同风速下向最佳转速变化来实现的。本文采用最大功率给定法，通过调节Buck变换器的占空比来实现风力机最大功率跟踪控制。
对于定浆距风力机在最佳叶尖速比λopt时对应最大风能利用系数Cpmax，输出最大功率
Pmax=kω3其中 k=0.5ρπR5Cpmax/λ3opt （1）
假定系统始终运行在最佳叶尖速比λopt，风力机的机械功率与转速的三次方成比例，根据发电机转速推测风力机最大输出功率，将此推测功率作为发电机功率的给定，以比较所得的误差信号来调节发电机的输出，通过PWM（脉宽调制）方式调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制。发电机转速可以根据输出交流电压频率与转速之间关系获得，整个系统不使用机械传感器，有利于提高系统可靠性。
通过测量风力发电机转速推测风力机的最佳叶尖速比，进而可以得到风力机的最大输出功率，将该最大输出功率作为发电机功率的给定，与系统输出的实际功率通过PID调节后产生PWM信号来调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制，其控制结构图如图2所示。
2.2 光伏发电系统最大功率跟踪控制
本文采用扰动观测法，通过调节Buck变换器的占空比来实现光伏阵列最大功率跟踪控制。光伏电池的输出功率与日照强度和环境温度有很大的关系，为了使光伏电池在任意的日照和温度下，都能有最大功率的输出，即光伏电池始终工作在最大功率点处，首先要确定最大功率点在光伏电池伏安特性曲线上的位置[5]。
图3 最大功率点跟踪原理 图4 MPPT控制结构图
如图3所示，选定一定光强的I-V输出特性曲线即图中所示实曲线，虚曲线为系统等功率曲线。直线1为负载阻抗Z的负载特性，它与特性曲线的交点为a，即为系统的工作点，输出功率P0=I0V0。显然，对应不同的负载阻抗Z，负载特性斜率不同，工作点有所不同，光伏电池在工作点上的输出功率P0也不同。如图所示，系统最大功率点为等功率曲线与系统输出特性曲线的交点，即b点，输出功率为Pm=ImVm。如果不改变负载特性，则系统工作在a点，但a点的输出功率P0小于最大功率点b点处的功率Pm。DC/DC变换器具有变换阻抗的作用，通过调节占空比D，可以改变直流电压变换器的输入阻抗，即改变系统负载阻抗Z，使负载特性与输出特性的交点从a点移到b点，使系统工作在最大功率点b处，即光伏电池工作在最大功率点上或附近的状态，从而实现最大功率跟踪控制。
如图4所示，在MPPT控制过程中，首先施加给定电流Iref的扰动量，然后检测IPV，VPV的值，根据功率变化情况确定扰动方向，产生下一步的Iref，与DC/DC变换器输出电流比较后，经PI调节，通过PWM方式调节DC/DC占空比，如此循环往复，进而实现最大功率跟踪控制。在扰动过程中，如果扰动步长大，则跟踪速度快，但可能在最大点稳态附近有振荡情况，而这些振荡将减少光伏阵列能量转换效率。如果步长太小，可以有效减小在最大功率点附近的振荡，进而增大光伏阵列的能量转换效率，但系统响应速度将变慢，如果环境条件发生较快变化时，有可能偏离最大功率点，实时跟踪效果较差。因此，合理设置扰动步长对于跟踪最大功率点的快速性、准确性有决定性作用。
3 系统最大功率跟踪控制仿真研究
3.1 系统仿真模型的建立
风光互补发电系统的仿真模型由风力发电系统、光伏发电系统、蓄电池、负载、控制器组成，其中，风力发电和光伏发电两个子系统提供电能，控制器通过调节两个子系统的Buck电路的占空比，来实现对风力发电和光伏发电两个子系统的发电状态的集成控制。系统仿真模型如图5所示。
3.2 系统最大功率跟踪控制仿真结果
风/光互补发电系统仿真的目的是借助仿真环境对系统的运行与控制原理、系统的可行性进行分析，进而提高该类系统的供电质量及竞争性。对系统的各个主要部件进行建模，然后将它们连接起来构成系统的总体模型进行仿真研究。如图5所示的仿真电路，其中风电系统额定功率为1kW；光伏系统功率为280W；蓄电池组容量为24V，200Ah，由2只12V/200Ah的蓄电池进行串联构成蓄电池组。用Buck变换器进行功率调节。
图6是系统最大功率跟踪控制状态的仿真结果。从中可以看出，光伏阵列输出功率与日照强度变化趋势一致，风电系统输出功率也跟随风速的变化，表明光伏子系统和风电子系统同时处于最大功率跟踪控制状态。
4 结论
风光互补发电系统具有良好的应用前景。本文的小型风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、蓄电池组、Buck变换器、控制器和负载组成。为了实现小型风光互补发电系统的优化及可靠运行，在分析系统组成及工作原理的基础上，研究系统的最大功率跟踪控制策略，通过仿真研究验证系统最大功率控制策略的正确性和可行性，为今后完善风光互补发电系统研究提供了参考和借鉴。
参考文献：
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最大功率范文4
关键词：光伏发电；最大功率；跟踪控制
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 18-0000-01
我国百分之八十以上的国土光照充分而且光照资源分布均匀，同风水核电相比光能发电几乎可以做到无污染，成熟的应用技术安全可靠。除了大规模的并网式发电和离网用电之外，光伏电还能通过抽水超导、制作氢气和蓄电池等多种方式进行储存，所以太阳能电池可以满足我国未来能源的稳定和安全，所以说太阳能在未来可能是最清洁、可靠安全的能源了。与此同时，如何尽最大可能地进行电能转化和输出逐渐成为了光伏发电工作中的重要部分，本文就如何进行光伏发电最大功率跟踪测定的策略进行了研究，从跟踪策略工作过程到控制要点几个方面进行了详细的讨论，希望能够对日后的光伏产业上提高功率最大输出量有所帮助。
一、光伏发电最大功率跟踪控制简介
光伏发电系统一般分为独立光伏发电和并网光伏发电两种发电体系。前者主要指的是不和公共电网进行连接的光伏发电系统，其中最主要的特征就是需要使用蓄电池进行电力储存以保证夜晚用电的能量。同时在光伏发电系统中将产生的电流通过逆变器直接转换为可以直接使用的交流电进入公共电网。在很多欧美国家并网类型的发电系统广受用户的欢迎，这种供电系统和各个地方的电网进行连接，在满足了自身用电的过程中还将自身的剩余电量直接出售给电力公司，整个并网的光伏发电系统主要由光伏阵列、连接器、逆变器和控制集成设备共同组成。
其中光伏阵列是整个光伏发电系统的重要部件，这个部件将接受到的太阳能直接转化为电能，目前工程上主要使用的太阳能电池大多都是由一定的单晶硅太阳能电池组件按照要求进行并联和串联。逆变器将电流逆变成为正弦电流输入电网中，其中控制器是整个并网发电系统的核心控件，控制器主要是由单片机和核心处理器共同构成的，控制器实现对光伏电池的最大功率点的平衡。从电力系统保护上来做到整个电力系统和电力网的整体安全性。并网光伏发电系统一般是工频逆变器和高频逆变器两种，工频的使用设备一般体积都比较大而且使用十分笨重，使用过程中首先要通过能量种类变化，将电池的直流电转化为交流电然后通过工频变压器和电网进行相连，完成整个电压的匹配和电网的隔离工作，从而进行并网发电。而高频并网的逆变器主要是先通过高频变换器将太阳能电池中的直流电进行降压处理然后调制成为满足要求的直流电进行输出，然后进行逆变和电网进行连同。高频逆变器并网一般分为隔离和不隔离两种。随着新型材料的逐渐使用和新的科学技术的不断普及高频的并网逆变系统因为自身的装置比较轻便而且使用便利而逐渐成为新型太阳能的主流发展趋势。
二、光伏电池的最大功率跟踪
光伏电池在进行光电能源转化和电流输出的过程中，输出的电流总量和效率普遍受到周围环境多方面影响。一般情况下光伏发电设备只有在一定条件的温度和光照强度下才能保证光伏电池稳定地输出，当电池工作达到某个特定的电压时能就可以实现光伏电池功率的最大输出，也就是达到了光伏电池功率输出曲线的峰值，这个点也被称为光伏电池的最大功率点。因此想要在进行光伏发电的过程中提高整个发电系统的整体工作效率，其中一个非常重要的方法就是对光伏电池的工作点进行全时段调整，保证光伏电池的工作始终处于最大功率点，这个工作过程就是光伏电池的最大功率点跟踪，目前的光伏电池的整体价格和相关成本都特别高，在整个光能发电系统中的整体投资中光伏电池成本占很大一部分，因此提高光伏电池的使用效率在很大程度上能够降低发电系统的整体投资总量。光伏电池在进行工作的过程中产生的电压会因为光照强度和环境温度的变化而不断发生变化，最大功率跟踪的目的就是通过控制光伏电池的最大功效点电压实现光伏电池各种环境中都能够输出最大的功率，在光伏电池最大功率的左边电池的输出功率和电压的变化成正相关，在光伏电池最大功率的右边电池的输出功率和电压的变化成反比。而在这个调试过程中就要做好调试工作，其中MPPT控制的主要作用就是当光伏电池的输出功率最大功率点在左边时会使得光伏电池的实际工作电压升高，从而逐渐无限接近输出的最大功率点。当最大功率点在电流输出点的左边时会使得光伏电池的总体电压降低，从而实现逐渐靠近最大功率点。MPPT的工作能够实质实际上是一个自动寻找最优化输出点的工作过程，通过光伏电池矩阵寻找最佳电流和电压的组合，以此得到最佳的排列功率输出从而和之前的功率进行比较，这样反复进行比对，知道找出该组电池的最大功率点。通过寻找不同的方法进行最大功率输出点进行测量，选择的方法要根据实际的环境情况和试验设备进行确定实际采用的研究方法，在无法确定试验数据的时候可以通过仿真的试验来进行试验，本文中使用的方法在最大程度上避免了最大功率输出值测定时产生的震荡和总体能量流失，从而实现了电路启动过程中最快速和最稳定的最大功率输出跟踪，提高光伏电池的工作效率。
三、结束语
近几年来，我国的光伏能源产业经历了指数是的爆炸发展，其产业规模和覆盖范围也在不断扩大，已初步形成了环渤海和长珠三角中部地区以及西部地区几大板块。长三角是以苏州为产业增长点，主要负责太阳能电池的组装生产等组件生产。环渤海是以河北为中心主打上游材料加工，主要聚集在保定和廊坊等地；珠三角主要是以深圳为工业核心主要负责下游生产用品的生产。中部地区则负责利用自身的产能优势进行上游多晶硅和单晶硅的原材料生产，可以提供全国百分之十的原料供应。这些都保证了我国光伏发电的原料供应，在进行光伏最大功率跟踪控制策略中要保证有足够的硅材料，只有做到了这些才能提高光伏发电的整体效率。
参考文献：
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最大功率范文5
关键词： 最大功率追踪；不均匀光照；光伏电池
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0720018-03
A novel maximum power point tracking method under partially shaded insolation conditions
YAN Li-yang（Fudan University，Shanghai，200043）
XU Di（Purdue University, West Lafayette, IN, 47907，US）
Abstract: This research aims to design a maximum power point tracking algorithm which tracks the global maximum among multiple local maximums. The research was based on a significant number of data simulations of photovoltaic cell and the discovery that PV panels’ P-I curves obey the following rule. The values of local maxima monotonically decrease with respect to the distance from the global maximum. Moreover, statistical studies have been conducted on the slopes of the curves, distances between two local maxima, etc. Based on these observations and discoveries, the algorithm was thus designed. The algorithm obtains the location of the global maximum of a PI curve by partially scanning the curve, during which “Regional Scanning Mechanism” is adopted to enhance the precision and efficiency of the algorithm. In addition, this article compares another two simple and fast P&O algorithms, discovered their appropriate uses and applies them smoothly in real practices. The design of this algorithm also ensures reasonable time complexity, efficiency and guarantees that no maxima will be ignored. It is also equipped with an interesting property such that the more the maxima a PI curve possesses, the faster the algorithm is correspondingly.
0 引言
随着化石燃料资源的减少和环境污染的加重，太阳能发电越来越具有研究价值。光伏电池板作为太阳能的接收器，其上接收到的光照决定了能采集到的能量。根据光伏电池的伏安特性，其输出端的P-I曲线上存在一个峰值，如图1中的蓝线。这个工作点称为最大功率点（MPP）。输出曲线的形状受温度和照度影响，最大功率点会产生漂移，最大功率追踪（MPPT）的目的是使工作点始终保持在最大功率点上，无论环境怎样变化都能获得最大输出。
图1 光伏板P-I特性（光照均匀-蓝线，光照不均匀-红线）
Fig.1 P-I curve of PV panel
本文实现最大功率追踪的电路器件是DC/DC变换器。DSP对光伏电池输出端的电参数进行实时采样，并通过算法计算出合适的开关占空比D，从而调节光伏电池输出端的电压和电流，实现最大功率追踪。
P&O法是最简单的最大功率追踪算法。首先对光伏板的电压施加一个扰动V，若由此产生的功率变化P为正，说明扰动的方向正确，并继续施加相同的扰动。若P为负，则改变扰动方向。
在光伏板受到不均匀光照时，P-I曲线出现了多峰值，如图1的红线。这时P&O法可能失效，曲线上只有全局峰值（最高的峰值）才是最大功率点，P&O法可能使工作点处在局部峰值上，造成功率损失。
最大功率范文6
论文关键词：光伏发电，最大功率跟踪，改进算法
0引言
随着化石燃料的消耗及全球对环境问题的关注，可再生能源的开发利用迫在眉睫[1]。太阳能作为最有利用价值的可再生能源，已经得到世界各国家越来越多的关注。但是，外界环境是不断变化的（如温度、日照等），为了最大效率的利用太阳能，必须对光伏阵列进行最大功率点跟踪。目前，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,简称MPPT）的方法很多，如恒定电压法，扰动观察法，增量电导法，模糊控制法，滞环比较法[1-5]等等，但不同的控制方法在实际应用中存在不同的优缺点。在对几种常见的MPPT方法进行分析的基础上，综合恒定电压法和滞环比较法的优点，提出一种改进启动特性的MPPT方法。利用这种方法，能显著提高跟踪速度和精度。
1 光伏电池的等效模型及特性
2.1光伏电池等效模型
光伏电池单元的等效电路模型如图1所示。其中，为光生电流物理论文，它正比于光伏电池的面积和入射光的强度。为无光照下的类似于二极管的暗电流。为串联电阻，为并联电阻，一般很小，而很大。
图1 光伏电池等效模型
（2.1）
为光生电流，为二极管饱和电流，为光伏电池工作电流，为电子电荷，为光伏电池工作电压，K为波尔兹曼常数，T为绝对温度，A为二极管特性因子。
理想情况下，，为零，为无穷大，A=1，则式（2.1）简化为：
（2.2）
当=0时，可以得到太阳能电池的开路电压
（2.3）
2.2光伏电池的特性
光伏电池的输出电压和电流受光照强度和温度的变化而变化。一定光照强度下，光伏电池的I-V特性曲线和P-V曲线分别如图2和图3所示:
图2 光伏电池的I-V特性曲线
图3 光伏电池的P-V特性曲线
图中所示即为最大功率点工作位置，由图可知，太阳能光伏电池具有明显的非线性。
光伏电池在同一温度(T)不同日照(S)下的I-V和P-V特性曲线分别如图4和5所示。由图可知，光伏电池的输出功率随光强增加而增大（S1<S2<S3）。
图4 不同日照下的I-V曲线
图5 不同日照下的P-V曲线
光伏电池在同一日照(S)不同温度(T)下的I-V和P-V特性曲线分别如图6和7所示。由图可知，光伏电池的输出功率随温度的增加而降低（T1<T2<T3）。
图6 不同温度下的I-V曲线
图7 不同温度下的P-V曲线
3改进算法的原理
扰动观察法是目前应用最广泛的一种控制算法。它主要通过比较前后2次功率大小来决定扰动的方向。具有原理简单，控制易实现等优点，然后振荡现象和电压崩溃现象是其固有缺陷[6]。
增量电导法主要是通过判断的正负来决定扰动的方向，其实是扰动观察法的一种变形。增量电导法完全消除了扰动观察法的振荡现象，但仍存在电压崩溃现象。由于其算法复杂，对测量精度要求较高，成本较大，固很难被广泛使用。
固定电压法的原理是太阳能电池在最大功率点处的电压和开路电压有个近似比例关系，而且这个比例系数(一般为0.76)在外界日照和温度等变化时，它近乎不变。通过测量电池板的开路电压来调节工作电压，从而找到最大功率点。这种方法控制简单，设备成本低，然跟踪精度低，误差较大。
滞环比较法是为了克服扰动观察法在最大功率点处的振荡现象和电压崩溃现象而提出的。它能够在外界环境剧烈变化时不作任何动作物理论文，而只在环境稳定时才进行跟踪。但滞环比较法必须让比较的三点都在最大功率点附近，且扰动步长大小难以确定。
通过对几种控制算法的分析可知。滞环比较法能够消除振荡现象和电压崩溃现象，但要求A、B、C三点都在最大功率点附近。而固定电压法结构简单，成本低，能够快速找到最大功率点，但跟踪精度不够。一种更好的算法是综合这2种方法的优点，前期使用固定电压法迅速找到最大功率点，后期使用滞环比较法提高控制精度。这样系统具有最优的启动特性，启动速度快而平稳，功率单调增加，不会出现波动现象。具体原理如图8所示：
图8双重算法示意图
改进算法先测量光伏阵列的开路电压，乘以系数0.8，得到一个参考电压。首先让系统以恒定电压法启动，扰动量为，并不断记录下当前光伏阵列的工作电压，并与参考电压比较，当当前工作电压与参考电压误差绝对值大于设定参数时，则继续以的扰动量增大电压，直到当前工作电压与参考电压误差绝对值小于设定参数，例如图3.1中的D点，系统即认为恒定电压法控制结束，系统已经到达了最大功率点附近。这就是第一阶段的恒定电压法控制。
当系统到达D点，改用滞环比较法控制，并记录下此时的电压值和电流值，计算出相应的功率。系统改用较小扰动量，以提高跟踪精度。此时图3.1中D点功率即为滞环比较法中的，连续2次增加扰动，并分别记录下相应的电压值和电流值，计算出各自的功率，其值分别为滞环比较法中的和。再通过滞环比较法中、、三点功率的比较确定具体的扰动方向，直到系统工作在最大功率点。这是第二阶段的滞环比较法控制。
若此时始终让系统工作在第二阶段，则当外界光照和温度发生变化时，系统仍然以滞环比较法进行控制，由于设定的滞环比较法步长较小，所以很难快速地跟踪到新的最大功率点。为能够适应外界环境的变化物理论文，我们需要重新启用恒定电压法迅速找到最大功率点的近似位置，再转至滞环比较法。为此，我们为系统设置了定时器。当定时时间到时，系统重新采集光伏阵列的开路电压，并得到新的参考电压，并重新运用恒定电压法快速跟踪新的最大功率点。为避免因不断切换控制算法而带来较大的功率损失，定时器定时时间可为分钟级别。这就是第三阶段的定时跳转阶段。
改进算法前期使用恒定电压法及较大步长大大提高了跟踪速度，后期使用滞环比较法及较小步长，旨在提高控制精度，减少功率损失。
4仿真结果分析
为通过比较说明改进算法的可行性和优越性，本文在Matlab/Simulink环境下分别对改进算法及常用的扰动观察法进行了仿真研究。2种算法的功率输出波形分别如图9和10所示：
图9扰动观察法功率输出波形
图10 改进算法功率输出波形
由图9和10比较可知，扰动观察法在最大功率点处上下波动，稳定后输出功率平均值为248W，稳定时间为0.045s。而改进算法稳定后为一条平滑的直线，稳定时间为0.038s，稳定后输出功率为249.2W。
5结论
本文采用改进算法对光伏系统中最大功率跟踪进行了研究，并通过与传统算法进行仿真比较。由仿真比较可知，改进算法启动过程平稳，具有跟踪速度快，跟踪精度高的特点。它完全消除了扰动观察法固有的振荡现象和电压崩溃现象，具有较大的优越性。
参考文献
[1]Park,sang-Soo(Departmentof Electrical Engineering,Changwon Mational University Korea,Republicof);Jindal Amit Kumar;Gole Aniruddha M;Park,Minwon;Yu In-Keun Source:CanadianConference on Electrical and Computer Engineering,p720-724,2009,2009 Canadian
Conference onElectrical and Computer Engineering,CCECE’09
