基于改进电导增量法MPPT控制仿真研究

基于光伏电池典型单二极管等效电路，建立了数学模型。在MATLAB仿真环境下，开发了可以模拟任意光照强度、环境温度和电池参数的光伏电池通用仿真模型，在基于改进电导增量法的MPPT控制方法的基础上搭建了独立光伏系统，并在环境因素和负载变化的不同条件下进行了仿真，检验了最大功率跟踪控制策略的效果以及系统独立供电的合理性与可行性。 【光伏电池原理与建模】 光伏电池是太阳能发电系统的核心，它利用P-N结的光生伏打效应将太阳光能转化为电能。光伏电池的典型输出特性表现为I-U和P-U曲线，受光照强度和环境温度影响显著。单二极管等效电路是描述光伏电池特性的常见模型，该模型包括光伏电池、串联电阻Rs、并联电阻Rsh以及反向饱和电流Is。通过数学模型（1）可以描述光伏电池的工作状态，但在工程应用中通常会简化处理，忽略Rs并近似处理Rsh。 【MATLAB仿真与光伏电池模型】 在MATLAB的Simulink环境中，可以构建光伏电池的通用仿真模型，模拟光照强度和环境温度变化对光伏电池输出特性的影响。当光照强度增加，短路电流Isc和输出功率增大；而温度升高，开路电压Uoc降低，最大功率点减小。这些仿真结果有助于理解光伏电池在不同环境条件下的工作行为。 【MPPT控制策略】 最大功率点跟踪（MPPT）是光伏系统的关键技术，旨在确保光伏电池始终工作在最大功率点。传统的电导增量法在环境变化时可能出现问题，本文提出的改进电导增量法通过比较P和U的乘积与给定值，简化了判断过程，提高了跟踪效率。控制模型通过采样电压和电流，计算功率和电压差，产生PWM信号调整DC/DC变换器，从而控制光伏电池的输出电压。 【系统仿真与分析】 为了验证MPPT策略的性能和系统的独立供电能力，设计了光伏发电系统的仿真模型。在负载恒定的情况下，改变光照强度和温度，观察系统如何适应这些变化。例如，当光照强度降低时，系统能快速调整跟踪最大功率点，保证系统输出功率的稳定。 【总结】 本文深入研究了光伏电池的数学建模、MATLAB仿真实现以及MPPT控制策略。通过改进的电导增量法，提高了光伏系统在环境因素变化下的跟踪性能，确保了系统在不同工况下的稳定供电。此外，仿真结果证实了该控制策略的有效性，为实际光伏系统的优化设计提供了理论支持。未来的研究可以进一步探索更复杂的环境因素和负载变化条件下的MPPT算法，以提高光伏系统的效率和可靠性。