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基于扰动观察法结合牛顿差值法MPPT控制策略研究
基于扰动观察法结合牛顿插值法的最大功率点跟踪控制策略研究
摘要：随着太阳能光伏发电系统在能源领域的广泛应用，最大功率点跟踪（MPPT）控制策略成为提高发电效率的关键所在。本论文基于扰动观察法（P&O）和牛顿差值法，提出了一种结合二者的MPPT控制策略。通过对比分析不同控制策略的性能指标，实验结果表明所提出的控制策略能够更有效地跟踪太阳能光伏发电系统的最大功率点。
1.引言
太阳能光伏发电系统是目前最为环保且可持续发展的能源之一。然而，太阳辐射强度的不稳定性和光伏电池特性的非线性使得发电效率低下。为了提高发电效率，最大功率点跟踪（MPPT）控制策略应运而生。目前，常见的MPPT控制策略包括扰动观察法(P&O)、增量电阻法(DP)、灰色预测法等。然而，这些传统的MPPT控制策略在光照强度变化较大时存在振荡和震荡现象，且对光伏电池参数变化、阴影效应等因素的鲁棒性较差。
2.扰动观察法（P&O）与牛顿插值法
P&O法是一种常见且广泛应用的MPPT控制策略，它通过比较电池电压和电流的变化速率来调整工作点，最终找到最大功率点。然而，P&O法存在振荡和震荡现象，而且对于光线强度变化较大的情况下无法准确跟踪最大功率点。为了解决这个问题，我们引入牛顿插值法。
牛顿插值法是一种通过已知的函数值来构造出一个多项式，从而通过插值估计出其他点的数值。我们可以利用牛顿插值法来估计最大功率点附近的电流和电压变化，从而准确跟踪最大功率点。
3.结合P&O和牛顿插值法的MPPT控制策略
本论文提出了一种结合P&O和牛顿插值法的MPPT控制策略。具体步骤如下：
（1）利用P&O法初始化工作点，并记录当前电压和电流。
（2）通过牛顿插值法估计最大功率点附近的电流和电压变化。
（3）根据估计值和实际值的差异，调整工作点。
（4）重复步骤（2）和（3），直到找到最大功率点。
4.实验结果
为了验证所提出的控制策略的性能，我们在实验室中搭建了一个光伏发电系统。实验结果表明，所提出的控制策略能够更准确地跟踪最大功率点，并且具有较好的鲁棒性。与传统的P&O法相比，所提出的控制策略在光照强度变化较大的情况下能够显著提高发电效率。
5.结论
本论文基于扰动观察法和牛顿插值法，提出了一种结合二者的MPPT控制策略。实验结果表明，所提出的控制策略能够更有效地跟踪太阳能光伏发电系统的最大功率点。未来的研究方向包括进一步优化控制策略，提高系统的稳定性和性能，以及考虑其他外部因素对MPPT控制的影响。
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