基于扰动观测法的变步长MPPT仿真研究

梁宇

【摘 要】扰动观测法是一种比较简单且有效的MPPT控制方法，传统的扰动观测法电压扰动次数比较多，输出功率震荡比较大，稳定性差。为此本为提出了一种变步长的扰动观测法，在最大功率点较远处采用较大的步长，在最大功率较近处采用较小步长。仿真结果表明：与传统的相比，在不同的光照下，输出的功率震荡比较小，可以更快速的达到最大功率点，有更好的稳定性。

【关键词】扰动观测法；MPPT；步长；仿真

【Abstract】Perturbation observation method is a relatively simple and effective MPPT control method. The traditional disturbance observation method has many voltage disturbances， and the output power is relatively large and the stability is poor. For this purpose， we propose a variable step perturbation observation method， which uses a larger step size at the maximum power point and a smaller step size at the nearest maximum power. The simulation results show that compared with the traditional， the output power shock is relatively small under different illumination， and the maximum power point can be reached more quickly， and the stability is better.

【Key words】Disturbance observation method； MPPT； Step size； Simulation

0 引言

隨着传统的能源日以消耗，新能源得到了很大的重视，近年来也不断得到发展，太阳能作为一种清洁的能源，对太阳能的利用是我们现在的一个重要任务。光伏发电系统中，光照强度和外界温度对光伏电池有着很大的影响[1]，这也导致了输出不稳定，因此人们研究最大功率追踪，这样可以提高效率。传统的扰动观测法[2-3]简单有效，但稳定性并不是太好，所以本文提出了一种变步长的扰动观测法，输出特性较稳定，可以更好的追踪最大功率点，较传统的扰动观测法稳定性好。

1 扰动观测法

本文采用的光伏电池的参数如表1所示：

根据表1的仿真参数得到光伏电池在1000W/m2，25℃下的U-P曲线如图1所示。

由图1可知，在电压增大时，如过功率与前者相比也是增大的，那么就在最大功率点的左侧，继续增大电压，相反如果在电压增大时，功率减小，那么就在最大功率点右侧，此时应该减小电压，这样直到达到最大功率点Pmax。

2 改进型扰动观测法

传统的扰动观测法采用的是固定步长，稳定性较差，因此本文采用的变步长扰动观测法，在不同的时刻采用不同的步长追踪最大功率点，离最大功率点较远时采用大的步长d1=0.01，在最大功率点较近处采用较小步长d2=0.0001，控制的流程图如图2所示。

3 仿真分析

根据上面的流程图搭建仿真模型，选取的负载为30Ω，升压电路的C1=30uF，L=10mH，C2=300uF。外界温度为25℃，光照强度在0-0.3s时是1000W/m2，在0.3-0.6s时是800W/m2，在0.6-0.9s时是600W/m2。传统的波形如图3，改进的波形如图4，比较两图可以看出改进的方法可以更快的达到最大功率。

4 总结

本文对传统的和改进的扰动观测法进行了分析并进行了仿真分析，验证了改进的扰动观测法比传统的输出的功率正当比较小，可以更快速的跟踪最大功率点，稳定性也得到了提升，体现出了这种方法的优越性。

【参考文献】

[1]田勤曼.光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究[D].天津：天津大学，2008.

[2]徐海涛，高波，贾皓文，张利.MPPT中一种新型扰动观察法的算法研究[J].电力科学与工程.2016，32（4）：41-46.

[3]李勇，程汉湘，陈杏灿，余音.光伏电池输出特性及其最大功率跟踪研究[J].华北电力大学学报.2017，44（1）：70-76.

[责任编辑：朱丽娜]endprint