近年来,光伏发电研究主要集中在变换器拓扑结构、最大功率点追踪(maximum power point tracking,MPPT)和并网发电。但一些实验研究发现,输出功率采样周期对光伏系统性能具有较大的影响。该文以太阳能电池基本电路方程为基础,构建不依赖于变换器及MPPT算法的光伏系统采样周期与光照强度、环境温度、工作电压、工作电流、占空比之间的小信号数学模型,详细分析采样周期在寻优过程中的作用机理。仿真和实验结果表明,该构建的光伏系统采样周期数学模型具有较高的可靠性和实用性。
针对环境温度和光照强度对光伏系统最优工作点的严重影响,提出一种快速跟踪环境温度和光照强度变化的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)电路结构及控制算法。通过分析太阳电池基本性质,设计一种改进型的Buck变换器拓扑结构,可快速采样短路电流和开路电压信号。在建立光伏发电系统小信号模型的基础上,设计一种非线性控制与线性控制相结合的改进型最大功率点跟踪控制算法,该算法外环为改进的扰动观察(Perturbation and Observation,P&O)法,内环为电压控制环路。仿真和实验表明,该算法不但能在环境变化时快速准确地跟踪光伏电池最大输出功率点,消除系统在最大功率点的振荡,而且具有效率高、响应速度快等优点。
