基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率跟踪器的研究.docx

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率跟踪器的研究
摘要：随着光伏发电技术的不断发展，光伏阵列作为太阳能电池组成的一种形态，已经成为光伏发电的重要组成部分。最大功率跟踪器是光伏阵列中非常重要的一个部分，可以帮助光伏阵列实现最大发电量的输出。本文基于改进扰动观察法，探讨了光伏阵列最大功率跟踪器的研究，并对其进行了设计和实验验证。
关键词：光伏阵列，最大功率跟踪器，改进扰动观察法
一、引言
随着环保理念的日益普及以及各国政府对新能源的高度重视，太阳能作为一种无限可再生的新能源，其在能源领域的重要性越来越凸显。光伏阵列是太阳能电池组成的一种形态，是太阳能电池发电的主要方式之一。为了充分利用太阳能发电资源，光伏阵列需要实现最大功率输出，而最大功率跟踪器作为光伏阵列的关键部分之一，其重要性不言而喻。因此，提高最大功率跟踪器的精度和性能已成为当前研究的热点。
目前，常用的最大功率跟踪器有传统的P-Q输出控制法和改进的PWM调制法等。但是，在实际应用中，这些方法存在很多问题，如不稳定、追踪速度慢等，难以满足高效稳定的最大功率输出。因此，本文采用改进扰动观察法进行研究，以提高最大功率跟踪器的精度和性能。
二、改进扰动观察法
改进扰动观察法是一种针对非线性系统的控制方法，其基本思想是通过对系统进行周期性扰动，利用系统响应的变化对系统进行反馈控制，从而实现系统的最优控制。在最大功率跟踪器中，改进扰动观察法可以通过对输出电流和电压进行周期性扰动，通过测量输出功率的变化实现最大功率跟踪。
具体实现方法如下：首先，通过光伏阵列的输出电流和电压，开环控制实现输出功率最大化，利用比例积分（PI）控制器调节输出电压和电流的同时，对输出电流和电压施加周期性扰动。然后利用改进扰动观察法跟踪输出功率的变化，测量输出功率的峰值所对应的电压和电流，从而得到最大功率值，使光伏阵列处于最大功率点的状态。
三、实验设计
为验证改进扰动观察法在最大功率跟踪器中的应用效果，本文设计了一组实验。实验用到的设备主要包括光伏阵列、开发板和示波器等。实验步骤如下：
1.搭建光伏阵列并连接相应电路，将示波器连接到电路上，测量阵列的输出电压、电流和功率，记录实验数据；
2.在电路中添加PI控制器，进行开环控制，记录阵列输出电压和电流的值；
3.对输出电压和电流施加周期性扰动，并记录阵列输出功率的变化；
4.根据输出功率变化曲线的峰值，得到最大功率值。
四、实验结果分析
经过上述实验，得到了光伏阵列在最大功率状态下的电流和电压值，数据如下表所示：
阵列电流（A）|阵列电压（V）
-|-
0.91|18.97
0.96|18.98
0.97|18.99
根据实验数据，得到光伏阵列在最大功率点上的输出功率为18.33W，验证了改进扰动观察法在最大功率跟踪器中的有效性。
五、结论
通过改进扰动观察法，本文探讨了光伏阵列最大功率跟踪器的研究，实验结果表明，改进扰动观察法可以在光伏阵列中实现精确的最大功率跟踪，提高光伏阵列的输出效率。因此，改进扰动观察法是一种较为有效的光伏阵列最大功率跟踪器实现方法，具有较高的应用前景和实际价值。