-PAGE1--PAGE1-光伏陣列最大功率點跟蹤控制技術分析綜述針對與太陽能相關的發電系統，相應的光伏電池利用率不僅與其內部的組件相關特性關聯密切，還受限于外部環境因素，例如溫度、輻射狀況以及相應的負載等。假使外部環境存在一定差異，相應光伏電池可基于環境的差異進行運行，但其最大功率會隨地域差異呈現出不同數值，故從太陽能相關的發電系統設計角度來看，有效探索光伏電池運行的最佳工作點成為必須，盡可能地將太陽能以最大限度轉化成為電能。有效憑借控制策略保證光伏電池能以極限功率輸出所涉及的相關技術可概括為最大功率點跟蹤控制技術。1.1光伏電池運行特征圖1.3所示的是光伏電池的輸出I-V和P-V的特征曲線，在光伏電池運行的過程中，主要受到溫度和光照強度的影響，為了進一步分析光伏電池的輸出特征，將利用MATLAB進行深入研究。圖1.3光伏電池的輸出特性曲線圖（1）光照強度的影響當光伏電池運行在時，下面將分析光照強度在、以及時的和輸出特性，具體如圖1.4所示，在光照強度越大的情況下，由特征曲線可知，此時光伏電池輸出電流越大。而特征曲線也與光照強度呈正比例關系，并且最大功率點將會隨著光照強度的加強而逐漸增高，但是當光照強度達到最大功率點后，其輸出功率值將會逐漸降低。圖1.4不同光照條件下P-U和特性曲線曲線圖（T=25℃）（2）溫度對光伏電池的輸出特性影響圖1.5(a)是光照強度為，環境溫度分別為、以及時的I-U曲線，從圖中可以看出，當環境溫度逐漸升高后，光伏電池的開路電壓將會逐漸降低，但是相應的短路電流值在溫度升高后將會快速增加。圖1.5(b)中，設置光照強度為，環境溫度分別為、、，此時從圖中的曲線可以看出，光伏電池受溫度的影響特征和光照強度類似，區別之處在于光伏電池的輸出功率最大值隨著溫度的增高呈反比例變化，而開路電壓變化趨勢則截然相反。圖1.5相同同光照條件下P-U和特性曲線曲線圖（s=1000W/m2）由上述分析可以得知，光伏電池的在運行過程中受到溫度和光照強度的影響比較大，但是無論如何，系統中只有一個最大功率點。雖然光伏外界環境隨時會發生變化，但是始終存在一個最大功率點，如果采用MPPT控制算法，讓電池保持在最大功率點運行，即可提高發電效率。在實際的運行時，通過一次計算很難接近最大功率點，需要不斷地計算當前位置，并和最大功率點所處位置進行比較，進而通過調整使得電池運行位置達到最優。1.2常用MPPT算法分析目前最大功率追蹤所采用的控制算法有很多，主要包括恒定電壓法、電導增量法、擾動觀察法等，不同算法的原理也不盡相同，下面將對這幾種控制算法進行詳細介紹。恒定電壓法通過觀察光伏陣列的輸出特性曲線，可知當溫度保持恒定時，在最大功率點處光伏陣列的工作點基本固定在某一電壓值附近。即光伏陣列的最大功率點電壓和開路電壓之間存在一種近似的線性關系。當光伏陣列輸出點電壓始終在最大功率點電壓附近，即可近似地確保光伏陣列的輸出功率在最大功率點附近，該方法被稱為恒定電壓法。恒定電壓法的原理簡單，易于實現，不會出現振蕩現象，有較好的穩定性。但由于近似的線性關系存在一定誤差，系統所跟蹤到的功率點會在一定程度上產生偏移，而非真正的最大功率點。當溫度有較大變化時，產生的偏移會增大。因此恒定電壓法無法保證光伏陣列輸出功率始終工作在最大功率點處，將導致光伏陣列效率降低，造成能量損耗。（2）電導增量法電導增量法是當前常用的一種控制算法，當系統處于最大功率點時，有，當系統運行在最大功率點左側時，有，當系統運行在最大功率點右側時，有，基于這種特征，可決定系統的搜尋方向，直至出現，即為系統最大功率點。電導增量法的優點是當光照強度發生變化時，光伏陣列的輸出電壓能較平穩地跟蹤最大功率點，跟蹤精度較高。但是這種方法對計算的實時性要求高，導致設備必須采用高精度的元器件，成本較高。具體過程如圖1.6所示。圖1.6電導增量算法圖（3）擾動觀察法擾動觀察法主要是通過對工作點不斷的擾動來尋找最大的輸出功率點，在擾動過程中，求出擾動后的功率值，并將其與擾動之前的值進行比較，如果輸出的值比之前的大，則繼續向著該方向持續擾動，反之則向相反方向擾動，如此反復搜尋最優點。這種方法比較容易實現，對設備的要求不高。傳統擾動觀察法方便快捷且不需要改變外界的參數，也無需像恒定電壓法一樣設計多組對照試驗，但是這種無限逼近的計算方法在搜尋過程中，一般采用定步長進