基于滑模變結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT算法研究.pdf

1、太陽(yáng)能作為一種可再生能源，依靠其清潔、分布廣泛等特點(diǎn)成為傳統(tǒng)化石能源的主要替代能源之一。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能的主要途徑之一。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)代表著21世紀(jì)極具潛力的能源利用技術(shù)。目前，太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。本課題以光伏并網(wǎng)技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、光伏電池的數(shù)學(xué)模型、光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法等問(wèn)題進(jìn)行了深入的探討。要實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電就需要解決如下兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:(1)在由太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，如何使光

2、伏陣列的輸出電功率最大?(2)鑒于所產(chǎn)生的電能為直流形式，如何將直流形式的電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻、同相位和同幅值的正弦交流，以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電?本文主要對(duì)前者進(jìn)行了深入研究。
　　 考慮到光伏電池本身特性的非線性以及光伏電池本身使用環(huán)境的變化，為了獲得最大的電功率輸出，就需要專門的電路來(lái)調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。目前，常用的MPPT算法包括:擾動(dòng)觀

3、測(cè)法、增量電導(dǎo)法、開路電壓/短路電流法、紋波關(guān)聯(lián)法等等。這些方法在溫度和光照量緩慢變化條件下能夠?qū)崿F(xiàn)MPPT，實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。一旦環(huán)境因素（溫度和光照量）突變，上述方法便出現(xiàn)誤判，難以確保MPPT。為了解決這一問(wèn)題，本文在詳細(xì)分析了上述傳統(tǒng)MPPT算法基礎(chǔ)上，結(jié)合光伏電池非線性對(duì)象的特點(diǎn)，基于滑模變結(jié)構(gòu)理論提出了一種新的MPPT算法。
　　 滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上是一種切換控制，它根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)變化不斷調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的軌

4、跡保持在期望的滑動(dòng)面上。由滑模變結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、系統(tǒng)的性能不受對(duì)象參數(shù)的變化、外部擾動(dòng)等因素的影響。為此，本文結(jié)合光伏電池的特點(diǎn)，將這一理論融入于光伏電池MPPT的算法中，解決溫度和光照量突變條件下的最大功率輸出問(wèn)題。
　　 為了驗(yàn)證算法的有效性，本文在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)所提方案進(jìn)行了仿真，并借助于TMS320LF2407制作了光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器條件下的樣機(jī)。仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與其他算法