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研究论文（Articles）
节能减排
基于Simulink的光伏电池组件建模和MPPT仿真研究
刘翼，荆龙，童亦斌
北京交通大学新能源研究所，北京100044
摘要
根据光伏电池组建的物理特性等效电路及数学模型，基于Simulink仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型，模型的基本
参数按照SolarexMSX6060W产品参数设置,其他参数根据基本参数及数学模型计算得出。该模型可以实现在不同光照强度和温度下60W光伏组件的输出U-I特性，并且可以灵活地推广到其他功率等级的电池组件及其串并联特性的模拟。根据光伏电池的输出U-I特性，可以分析得到组件的U-P特性曲线为单峰曲线，故光伏电池存在最大功率工作点（MPP）。在此Simulink模型基础上研究了光伏组件最大功率追踪方法（MPPT）。在众多最大功率追踪方法中，电导增量法有着比较优秀的控制效果，因此本文着重讨论了电导增量法，对比分析了电导增量法及其两种改进方法（两种步长电导增量法和梯度变步长电导增量法）的最大功率追踪控制效果，这两种改进方法均对普通电导增量法中控制步长固定的不足做了修改。按照一天中光照强度变化的近似规律设置环境条件，仿真模拟光伏电池组件的MPPT控制，仿真结果进一步验证了模型准确性以及改进后的梯度变步长最大功率控制算法的优越性。
关键词
光伏电池组件建模；Simulink；最大功率追踪控制；电导增量法
中图分类号TP391.9
文献标识码A
文章编号1000-7857（2010）18-0094-04
StudyofPVModuleandMPPTControlBasedonSimulink
LIUYi,JINGLong,TONGYibin
NewEnergyResearchInstitute,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China
Abstract
ThesimulationmodelofPVmoduleinthispaperisbasedonSimulinksoftware,PVmodule'sphysicalequivalentcircuitand
itsmathematicalmodel.ItsbasicparametersarethesameasthoseofSolarexMSX6060W,andotherparametersarecalculatedwithbasicparametersandthemathematicalmodel.ThisSimulinkmodelcanbeusedtoshowtheU-Ioutputcharacteristicsofthe60WPVmoduleundervariousinsulationsandtemperatures.Meanwhile,thismodelcanbeappliedtocasesofotherpowersneatlyandusedtostudymodule'sparallelandserialcharacteristics.AccordingtotheoutputU-Icharacteristics,theU-PcurveofthePVmoduleisasinglepeakcurve,whichmeansthatthePVmodulehasaMaximumPowerPoint(MPP).OnthebasisofthisSimulinkmodel,MaximumPowerPointTracking(MPPT)methodsarediscussed.AmongvariousMPPTmethods,theincrementalconductancemethod(IncCond)hasanexcellentcontroleffect,soitismainlydiscussedinthispaper,anditscontroleffectiscomparedwithtwoofitsimprovements,whicharetwostep-sizesIncCondandgradientvariablestepsizeIncCond.ThetwoimprovedmethodshavebothrelaxedtherestrictionofthefixedstepinIncCond.Settingtheenvironmentalparametersofthesimulationmodelwiththeapproximatevariationofinsulationinaday,theMPPTcontrolofPVmoduleissimulated.T