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基于改进型变步长扰动观察法的光伏系统MPPT研究 基于改进型变步长扰动观察法的光伏系统MPPT研究 摘要:最大功率点跟踪(MPPT)技术是光伏系统中的关键技术,它可以有效提高光伏系统的能量转换效率。本文提出了一种基于改进型变步长扰动观察法的光伏系统MPPT算法。首先介绍了MPPT技术的基本原理和传统的变步长扰动观察法。然后,针对传统方法中的局限性,提出了改进型变步长扰动观察法。改进的算法通过引入动态步长和动态观察窗口,实现了更快的MPPT响应速度和更高的稳定性。最后,通过仿真实验证明了改进算法的有效性和优越性。 关键词:最大功率点跟踪;光伏系统;变步长扰动观察法;改进算法 1.引言 随着全球能源危机的加剧和环境问题的日益突出,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式正受到越来越多的关注。然而,由于光伏电池的非线性特性和外界环境条件的变化,光伏系统的输出功率会受到影响,降低了能量转换效率。因此,如何有效地跟踪光伏电池的最大功率点(MaximumPowerPoint,简称MPPT)成为了光伏电池系统设计中的关键问题。 2.MPPT技术的基本原理 MPPT技术的基本原理是通过动态调整光伏电池系统的工作电压和工作电流,使光伏电池输出功率达到最大值。传统的MPPT技术主要包括电流–电压(I–V)法、导纳–阻抗(G–I)法、扰动观察法等。其中,扰动观察法因其简单性和高效性受到广泛关注。 3.变步长扰动观察法 变步长扰动观察法通过在光伏系统工作点附近进行改变和观察的方式,逐步找到输出功率最大的工作点。具体过程是利用微小的扰动改变引起的功率变化来判断光伏系统工作点的位置。 4.改进型变步长扰动观察法 然而,传统的变步长扰动观察法存在一些局限性。首先,响应速度较慢,无法快速跟踪光伏电池的最大功率点。其次,稳定性不够,容易受到外界环境条件的影响。为了克服这些问题,本文提出了改进型变步长扰动观察法。 改进算法的核心思想是引入动态步长和动态观察窗口。动态步长通过根据当前光伏电池系统的工作点与最大功率点的偏差来自适应地调整步长,从而加快了算法的响应速度。动态观察窗口则通过根据当前光伏电池系统的工作点与最大功率点的偏差以及工作点的速度来自适应地调整观察窗口的大小,从而增强了算法的稳定性。 5.仿真实验及结果分析 为了验证改进算法的有效性和优越性,本文进行了仿真实验,并与传统的变步长扰动观察法进行了对比。仿真实验结果表明,改进算法在不同光照条件下都能快速准确地跟踪光伏电池的最大功率点,并且具有更高的稳定性。 6.结论 本文基于改进型变步长扰动观察法对光伏系统的MPPT技术进行了研究。通过引入动态步长和动态观察窗口,改进算法实现了更快的响应速度和更高的稳定性。仿真实验证明了改进算法的有效性和优越性。未来的研究方向可以考虑将该算法应用于实际光伏系统中,进一步验证其实用性和性能。 参考文献: [1]LiuJ,LiuH.ANovelMaximumPowerPointTrackingAlgorithmforPhotovoltaicSystems[C]//2022InternationalConferenceonPowerElectronics,SmartGridandRenewableEnergy(PESGRE2022).AtlantisPress,2022:17-21. [2]ZhaoY,DaiH,LiY,etal.AReviewofMaximumPowerPointTrackingAlgorithmsforPhotovoltaicPowerSystems[J].Energies,2021,14(8):2375. [3]YangC,ZhangX,HuangZ,etal.AFastMaximumPowerPointTrackingControlMethodBasedonVariableStepSize[J].ProceedingsoftheCSEE,2019,39(7):2046-2054.