mppt多峰追踪MATLAB仿真,基于光伏功率等效面积法的多峰最大功率追踪控制方法...
0引言在光伏系统实际应用中,由于天上移动的云朵、电池板累积的灰尘以及城镇中周围建筑物等的影响,光伏阵列在运行过程中总会受到不同程度的阴影遮挡,太阳能电池板的P-U曲线会受到影响出现多个峰值点。传统的MPPT控制方法在电池板没受到局部阴影影响的情况下可以有效的追踪到电池板的最大功率点,但是对受到遮挡的电池板有时候会跟踪错误,误以为局部最大功率点(LMPP)是全局最大功率点(GMPP)而放弃继续追踪[1]。相应地采用多峰MPPT控制方法可以准确的追踪到光伏组件的全局最大功率点。近年来国内外学者针对多峰追踪控制问题提出很多跟踪方法,如根据复合传统方法的跟踪方法(PI控制算法[2]等)、规律实现跟踪的方法(电流扫描法[3]、电压扫描法等)以及引入人工智能控制算法(神经元网络控制法[4]、模糊逻辑控制法[5]、遗传算法[6]、人工鱼群算法[7]等)的全局寻优跟踪算法等。这些算法都能够较为准确的收敛到全局最大功率点。但这些算法往往存在控制参数多,计算量大,控制思想复杂,追踪速度和精确度成反比,对硬件的要求高等问题,这在一定程度上制约了这些算法的工程实践应用。针对此本文提出了光伏功率等效面积法。光伏功率等效面积法控制思想简单,控制参数少,追踪精度高、速度快,误差小,具有实用价值。1非均一照射情况下太阳能电池(P-U)输出特性1.1光伏电池数学模型图1为太阳能电池物理模型等效电路[8],图1太阳能电池物理模型等效电路Fig.1Physicalmodelequivalentcircuitofsolarcell由物理模型等效电路图可得出上图各变量的方程式[9]见式(1),式中,I0为太阳能电池内部二极管PN结反向饱和电流,一般情况下为常数;UD为二极管两端端电压,q为电子电荷其值为1.610-19C;k为玻尔兹曼常量,0.8610-4eV/K;T为热力学温度;A为PN结曲线常数(取值范围为1~5)。ID=I0(eqUDAkT-1)IL=Iph-ID-UDRsh=Iph-I0(eqUDAkT-1)-UDRshUOC=AkTqln(ISCI0+1?)(1)通常在实际生活中,生产厂商只提供太阳电池组在标准测试条件下(取标准光照强度Sref=1000W/m2、标准温度Tref=25)测出的短路电流ISC、开路电压UOC、最大电流Im、最大电压Um。所以当不处于标准测试条件的情况下,必须考虑它们的影响,并对其数学物理模型进行修正[10]。环境温度Tair与电池温度T的关系为:T=Tair+0.03S(2)根据参考光照强度和参考温度可以推算出在新的光照强度和电池温度下的ISC’、UOC’、Im’、Um’[11-15]:T=T-TrefS=-S/Sref-1ISC'=ISC(S+1)(1+aT)UOC'=UOC(1-cT)ln(l+bS)Im'=Im(S+1)(1+aT)Um'=Um(1-cT)ln(l+bS?)(3)由文献[11]可知,光伏相关系数a、b、c的典型值分别为0.0025、0.5、0.00288。根据式(3)所示数学模型,利用MATLAB软件搭建多个太阳能电池模型,然后将太阳能电池进行串联连接,通过给太阳能电池设置不同的温度和光照强度来模拟受到局部阴影影响的光伏阵列仿真模型。1.2光伏电池仿真模型利用根据实际环境因素修正的数学物理模型公式可以搭建出单体太阳能电池,将三个单体电池串联,观察其三块电池处于不同环境下的输出特性。取在标准情况下(Sref=1000W/m2、Tref=25):ISC=9.2、UOC=34.2、Im=7.95、Um=20、a=0.0025、b=
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