Simulation of Maximum Power Point Tracking for Photovoltaic Systems

A PV （photovoltaic） solar panels exhibit non-linear current--voltage characteristics, and according to the MPT （maximum power transform） theory, it can produce maximum power at only one particular OP （operating point）; namely, when the source impedance matches with the load impedance, a match which cannot be guaranteed spontaneously. Furthermore, the MPP （maximum power point） changes with temperature and light intensity variations. Therefore, different algorithms have been developed for finding MPPT （maximum power point tracking） based on offline and online methods. Evaluating the performance of these algorithms for various PV systems operating under highly dynamic environments are essentials to ensure producing reliable, efficient, cost-effective and high performance systems. One possible approach for system evaluation is to use computer simulation. This paper addresses the use of Matlab software as a simulation tool for evaluating the performance of PV solar systems and finding the MPPT.

光伏占空比扰动控制MPPT及其仿真研究

根据光伏电池的物理数学模型和Boost变换器稳态工作原理对光伏占空比扰动控制机理进行了理论推导和分析。采用PSIM仿真平台对基于占空比扰动控制爬山法的光伏发电系统进行了仿真,仿真实验结果验证了理论分析。文章指出了光伏启动时占空比的合理初始值对于提高启动速度和系统光电转换效率的重要性,为改进MPPT控制策略提供了思路,对光伏系统的工程设计具有指导意义。

局部阴影下光伏阵列MPPT算法及实现

针对传统最大功率点跟踪全局扫描法用时长的缺陷,对局部阴影下光伏阵列输出特性进行分析,获得归一化的最大功率点电压的分布规律。利用该规律结合扰动观察法,提出一种改进型全局最大功率跟踪的扫描算法。首先,确定可能存在局部最大功率点的区域;然后,对该区域使用扰动观察法局部扫描,获得所有的局部最大功率点;最后,选取其中最大的点作为全局最大功率点。该算法能够大幅度缩短扫描时间,使系统快速确定全局最大功率点。实验采用Boost和全桥电路作为拓扑,以DSP为主控制芯片搭建了一套验证系统。实验数据表明在双峰和三峰情况下,与全局扫描法相比该算法节约了50%以上的时间。该算法推广到更多峰的情况具有同样的适用性。

基于差分进化的光伏MPPT算法改进

基于差分进化(DE)算法提出一种改进的最大功率追踪(MPPT)算法。针对DE算法MPPT时收敛较慢且追踪过程中会产生较大的尖峰电压和振铃的问题,该文采用新的差分策略并增加种群个体排序,提出一种差分进化和扰动观察法(P&O)相结合的OMDE-P&O算法。首先通过OMDE算法快速达到最大功率对应的电压附近,然后通过P&O算法快速稳定到最大功率点。通过Matlab仿真及硬件实验,验证该算法的可行性。

采用交错并联技术的电动三轮车光伏充电控制系统

利用太阳能对电动三轮车充电具有较大的应用价值。该文采用扰动观察法和交错并联技术,为电动三轮车设计一种Boost升压变换充电系统。对电动三轮车锂电池采用恒流–恒压充电方式。设计双相交错并联Boost升压电路及其充电算法,仿真表明设计的充电算法有较好的稳定性。对电动三轮车锂电池恒流充电阶段的扰动观察法算法进行仿真,表明在相同扰动步长下,交错并联Boost升压电路具有较低的光伏电池输出电流纹波及输出功率振荡。室内测试表明,在恒压限流充电算法下,设计的充电系统具有较好的输出特性。对光伏电动三轮车进行户外充电测试,表明在恒流充电阶段,光伏电池始终工作在30V左右的最大功率点电压处;在正常负载情况下,充电效率达到95%以上。

光伏发电的最大功率跟踪算法研究

太阳能光伏阵列的输出特性受外界环境因素的影响,为了跟踪太阳能光伏阵列输出功率最大点,实现光伏阵列和负载的匹配,常在系统中加入最大功率跟踪器。准确跟踪太阳能光伏阵列的最大输出功率点依赖于有效的搜索算法。分析了传统的扰动观察法和增量电导法的特点,并提出了一种新的变步长寻优算法。通过验证表明,这种算法能够快速准确地跟踪最大功率点。

3步光伏最大功率点跟踪算法

光伏阵列的P-U特性曲线在局部阴影的情况下会呈现多个极值点,传统算法容易陷于局部极值,智能算法追踪耗时过多.在研究两类算法的基础上,提出一种基于扰动观察法和粒子群算法的3步最大功率点跟踪(MPPT)算法.该算法采用大步长扰动观察法缩小搜索范围并确定粒子数目;采用改进粒子群算法实现全局搜索寻找最优局部;采用逐步逼近的扰动观察法在最优局部内搜索最大功率点.仿真结果表明:该算法在均匀光照和局部遮阴情况下均能准确迅速地跟踪到最大功率点,相比于粒子群算法,追踪时间缩短35%,以上.

基于Atmaga32单片机的光伏水泵控制系统的开发与设计

针对光伏水泵控制系统,文中基于Atmaga32单片机,提出了一种融合了占空比扰动观察法(P&O)的遗传算法,并实现了该新型遗传算法的最大功率点跟踪(MPPT)控制。通过Simulink和试验平台的测试,发现该控制系统控制可靠、工作稳定,抗外界环境条件剧烈变化的干扰能力强,综合效率值在不同外界环境条件的各时间段均能保持较高水准。因此,可以为相关光伏水泵控制系统的设计和优化控制提供技术指导。

光伏电池工程模型及几种最大功率点跟踪算法的研究

利用Matlab/Simulink模块建立了光伏电池模型,通过此模型计算了相同光照不同温度和相同温度不同光照下的光伏电池输出I-V以及P-V特性,仿真结果表明了该模型的正确性。其次,以此为基础构建了光伏电池发电系统模型,通过此仿真模型比较了扰动观察法,电导增量法以及它们的改进算法。分析表明,扰动观察法的优点是跟踪算法简单,跟踪速度较快,采样精度要求低,但该方法并不能使系统真正工作在最大功率点,它会在最大功率点附近震荡;电导增量法的优点是根据光伏电池本身的电导和微分电导特性来判定最大功率点,系统可以快速跟踪最大功率点并且平稳输出最大功率,但该方法对采样的精度要求较高,对硬件和计算要求也较高;因此在实际应用中对于光伏系统最大功率点算法的选取需要综合考虑。