89、光伏系统MPPT控制器与三态升压转换器的优化设计

光伏系统MPPT控制器与三态升压转换器的优化设计

1. 光伏系统MPPT控制器优化设计

1.1 光伏系统与MPPT技术概述

随着电子技术的发展，光伏发电成为最具潜力的技术之一。为了最大程度地将光能转化为电能，系统需要寻找光伏电池的最佳工作状态，即采用最大功率点跟踪（MPPT）控制技术来实现光伏电池的最大功率输出。增量电导（INC）方法在MPPT策略中应用广泛。

1.2 光伏电池的P - U特性

光伏电池实际上是一个大平面二极管，其理想特性方程为：
[I_L = I_{sc}-I_{DO}(e^{\frac{qU_L}{AKT}} - 1)]
其中，(I_L)表示负载电流，(I_{sc})是光伏电池的电流，(I_{DO})是光伏电池无光照时的饱和电流，(q)是电荷，(U_L)是负载电压，(A)是PN结面积，(K)是玻尔兹曼常数，(T)是温度。

当温度固定且辐射强度变化时，光伏电池的输出功率与负载电压曲线如图1所示。从图中可以看出以下信息：
1. 在相同温度下，辐射强度变化时，最大功率点大致对应相同的电压。
2. P - U曲线具有相同特性，负载电压在小范围内变化时，输出功率变化不大。
3. P - U曲线具有不同特性，光照强度变化越大，负载电压在小范围内变化时，输出功率变化越大。
4. 在最大功率点左侧，光照强度越大，电导率越大。

1.3 MPPT控制器优化设计

1.3.1 控制器算法介绍

普通INC算法大多采用固定步长来跟踪最大功率点，而步长直接决定了控制系统的响应速度和振荡程度。因此，有文献提出了变步长I