光储并网直流微电网simulink仿真模型，光伏采用mppt实现最大功率输出研究附Matlab代码

matlab科研社

于 2025-06-12 22:56:50 发布

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🔥 内容介绍

一、引言

随着全球对清洁能源的需求不断增长，光伏发电作为一种重要的可再生能源利用方式，得到了广泛的应用。然而，由于太阳能的间歇性和不稳定性，为了提高光伏发电系统的可靠性和电能质量，光储并网直流微电网应运而生。在光储并网直流微电网中，光伏阵列通过最大功率点跟踪（MPPT）技术实现最大功率输出，对于提高系统的整体效率和能源利用率至关重要。同时，储能系统的加入可以有效平抑光伏输出功率的波动，增强系统的稳定性和可靠性。通过建立光储并网直流微电网的 Simulink 仿真模型，深入研究光伏 MPPT 技术，有助于优化系统设计，推动光储并网直流微电网的实际应用和发展。

二、光储并网直流微电网架构

光储并网直流微电网主要由光伏阵列、储能系统、DC/DC 变换器、直流母线以及负载等部分组成。光伏阵列将太阳能转化为直流电，通过 DC/DC 变换器接入直流母线。储能系统（如锂电池、超级电容器等）用于存储多余的电能，并在光伏输出功率不足或负载需求变化时提供能量支持。DC/DC 变换器不仅用于实现光伏阵列的最大功率点跟踪，还可调节储能系统的充放电电流和电压，以维持直流母线电压的稳定。负载直接连接到直流母线，从微电网中获取电能。此外，微电网还通过逆变器与外部交流电网相连，实现电能的双向流动，在必要时向电网供电或从电网获取电能。

三、光伏 MPPT 原理及常用算法

3.1 MPPT 原理

光伏电池的输出功率特性受光照强度、温度等环境因素影响较大。在不同的光照强度和温度条件下，光伏电池的输出功率 - 电压（P - U）曲线呈现出单峰特性，存在一个最大功率点（MPP）。MPPT 技术的目标就是通过实时监测光伏电池的输出电压和电流，调节 DC/DC 变换器的占空比等参数，使光伏电池始终工作在最大功率点附近，从而实现最大功率输出。当外界环境发生变化时，MPP 的位置也会相应改变，MPPT 算法需要快速准确地跟踪到新的最大功率点。

3.2 常用 MPPT 算法

3.2.1 恒定电压法（CVT）

恒定电压法的基本理论依据是不同日照条件下光伏电池的输出 P - U 曲线上最大功率点电压位置基本都位于某个恒定电压附近。该方法将光伏电池输出电压控制在该恒定电压处，使光伏电池近似工作在最大功率点。例如，在一定的光照强度和温度范围内，通过实验或经验确定一个接近最大功率点电压的固定值，然后通过控制 DC/DC 变换器，将光伏电池的输出电压稳定在该值。这种方法控制简单、易实现，系统不会出现振荡，稳定性良好。然而，它忽略了温度对光伏电池阵列开路电压的影响，精度较低，适应性差，一旦周围环境变化较大，难以实现准确的最大功率追踪。

3.2.2 干扰观察法（P&O）

干扰观察法每隔一定时间对光伏电池输出电压进行扰动（增加或减少），同时观测其输出功率的变化。若功率增加，则继续按原方向扰动；若功率减小，则改变扰动方向。具体实现时，一般采用功率反馈方式，通过两个传感器对太阳能电池阵列的输出电压和电流分别进行采样，并计算获得其输出功率。例如，当 ΔP>0（ΔP 为功率变化量），说明电压调整的方向正确，可以继续按原方向进行 “干扰”；若 ΔP<0，说明电压调整的方向错误，需要对 “干扰” 的方向进行改变。该算法简单且易于硬件实现，但响应速度较慢，只适用于日照强度变化比较缓慢的场合。在稳态情况下，会导致光伏阵列的实际工作点在最大功率点附近小幅振荡，造成一定功率损失。