基于变步长电导增量法的光伏最大功率跟踪控制

　　能源、环境日渐成为世界性问题，人类为了能可持续发展，应积极开发可再生能源。太阳能具有清洁、无污染、取之不尽、用之不竭等优点，所以对其利用正得到人们越来越多的关注。最近几十年，太阳能光伏发电得到了迅猛的发展，其在缓解能源危机和环境保护方面都做出了巨大的贡献。但目前太阳能光伏发电系统存在太能能光伏电池转换效率低、成本高，前期投资大等缺点;控制太阳能电池一直工作在最大功率输出状态是有效的解决方法之一。目前，光伏发电系统最大功率跟踪问题已经成为学术界的研究热点。

　　小型离网型光伏系统

　　小型离网型光伏系统是利用光伏阵列发电，经过光伏控制器对蓄电池进行充放电控制，并给直流负载供电或通过逆变器给交流负载提供电能的一种新型电源，其功率一般为0.5-5KW。该系统广泛应用于环境恶劣的高原、偏远山区及野外作业，也可作为路灯、偏远基站等供电电源。

　　如图1所示，小型离网型光伏系统由以下部分组成：光伏阵列，MPPT控制单元和蓄电池充放电单元。太阳能照射在光伏阵列上，产生光生伏特效应，太阳能直接转化为电能;光伏阵列输出的电能接入带MPPT控制的BOOST电路中，通过MPPT控制实现升压及最大功率跟踪，提高光伏阵列的效率;蓄电池充放电单元能在有光照时储存光伏阵列发出的电能，在带负载时输出蓄电池储存的能量，实现能量的管理控。

　　太阳能光伏电池特性

　　太阳能光伏电池的基本原理为光生伏特效应，即光子打在半导体材料表面时，在一定条件下，光能会被半导体吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子——电子空穴对，在内建电场的作用下使电子和空穴拉向了不同侧使PN结两端形成了光生电动势，如果PN结与外电路相连，只要有光照，就会有电流流过电路。如图2所示。

　　图3所示为光伏阵列的输出功率P-V曲线，由图可知光伏阵列存在一个最大功率点。当光伏阵列工作电压小于Umax时，其输出功率随着Upv的增大而升高;当光伏阵列工作电压大于Umax时，其输出功率随着Upv的增大而减小。最大功率跟踪的实质就是通过一定的算法找出这个最大功率点。

　　最大功率点跟踪(MPPT)控制

　　常用的光伏系统最大功率跟踪算法有：定电压法(CVT)、扰动观察法、电导增量法、模糊控制法、神经网络法等。这些方法都依照太阳能光伏电池的特性曲线，搜索最大功率点对应的电压值，各有优缺点，可以根据系统的要求进行选用。

　　电导增量法是最常用的最大功率跟踪算法，其原理为：分析太阳能光伏电池输出功率P-V曲线，如图3所示，电压由0逐渐增大，dP/dV的数值由大于0变到小于0，当dP/dV=0时取得最大功率点Pmax。