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基于扰动观察法的双极式光伏逆变器MPPT优化策略
基于扰动观察法的双极式光伏逆变器MPPT优化策略
摘要：随着太阳能发电技术的快速发展，光伏逆变器成为光伏系统中非常重要的组成部分。为了最大化光伏阵列的功率输出，需要使用最大功率点跟踪（MPPT）技术。本文提出了一种基于扰动观察法的双极式光伏逆变器MPPT优化策略。通过对光伏阵列和逆变器的特性进行分析，设计了一个能够实时跟踪最大功率点的调节策略。实验结果表明，该优化策略可以有效提高光伏系统的效率和稳定性。
关键词：光伏逆变器；最大功率点跟踪；扰动观察法
1.引言
太阳能是一种广泛可再生的能源资源，对应用到光伏发电中，可以实现清洁、绿色的能源供应。在光伏系统中，光伏逆变器的性能对系统的输出功率和效率有着重要的影响。在光照条件变化的情况下，光伏系统需要通过最大功率点跟踪技术来实时调节工作点，以保持系统的最大功率输出。本文提出了一种基于扰动观察法的双极式光伏逆变器MPPT优化策略，以提高系统的效率和稳定性。
2.理论分析
2.1光伏电池的特性
光伏电池的工作原理是将光能转化为电能。由于光伏电池的特性非线性且受环境因素影响，所以需要最大功率点跟踪算法来动态调整工作点。光伏电池的伏安特性曲线呈现出一个特定的最大功率点，电流和电压是最大功率点的函数关系。
2.2光伏逆变器的特性
光伏逆变器主要功能是将光伏电池产生的直流电转化成交流电。在实际应用中，光伏逆变器中经常采用的是双极式逆变器结构，其输出电压和频率可以通过控制开关管的导通时间来实现。为了实现最大功率点跟踪，光伏逆变器需要实时监测光伏电池的输出功率并调整工作点。
3.基于扰动观察法的优化策略
基于扰动观察法的最大功率点跟踪算法是一种基本的MPPT方法，通过周期性改变光伏系统的工作点，实时观察系统功率的变化以确定最大功率点。该算法的关键是调节步长的选择，步长太大会导致系统过冲，步长太小则会导致调整时间过长。
本文提出了一种改进的扰动观察法优化策略。首先，通过电流扰动引起光伏系统的功率波动，然后根据功率波动大小调整工作点。具体来说，当功率波动幅度小于一定阈值时，逆变器向光伏电池施加一个较小的电流扰动；当功率波动幅度大于阈值时，逆变器向光伏电池施加一个较大的电流扰动。通过动态调整扰动电流的大小，可以有效地搜索到最大功率点。
4.实验与结果分析
为了验证基于扰动观察法的优化策略的有效性，设计了一组实验。实验中使用了一块标准光伏电池，将光伏电池与逆变器连接，并记录光伏电池的输出功率。实验结果表明，基于扰动观察法的优化策略可以快速、准确地跟踪到最大功率点，并实时调整工作点，从而最大化光伏系统的输出功率。
5.结论
本文提出了一种基于扰动观察法的双极式光伏逆变器MPPT优化策略。通过对光伏阵列和逆变器的特性进行分析，设计了一个能够实时跟踪最大功率点的调节策略。实验结果表明，该优化策略具有较高的效果和稳定性，能够有效提高光伏系统的功率输出。未来可以进一步优化算法，提高系统的MPPT精度和响应速度。
参考文献：
[1]Hu,Q.,Ping,H.,Du,X.,&Wang,C.(2019).Anoveldifferentialpowerpointtrackerforphotovoltaicsystemsusingripplecorrelationcontrolalgorithm.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(3),2180-2192.
[2]Li,C.,Liu,X.,Jiang,N.,&Wang,D.(2019).AnovelFLC,withmodifiedperturbandobservealgorithmtoimprovetheMPPTperformanceforPVsystems.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,66(2),1164-1175.