13、光伏最大功率点跟踪与升压转换器控制策略研究

光伏最大功率点跟踪与升压转换器控制策略研究

1. 光伏P&O算法MPPT系统

1.1 系统模型构建

在MATLAB/Simulink中构建了基于光伏P&O（扰动观察法）的MPPT电池充电与升压控制器模型。该模型中的光伏模块额定功率为349W，由3个并联串和10个串联串组成，总共连接了30块太阳能电池板。太阳能阵列的输入条件为光照强度1000W/m²，温度约25°C。光伏模块的输出通过测量端口传输到一个模块，再传至MPPT控制器。

MPPT控制器采用P&O算法，将面板电压与参考电压进行比较，结果输送到PI控制器，PI控制器的输出再与重复序列比较以确保准确性，最终可能生成门脉冲，该门脉冲被提供给升压转换器的MOSFET。在转换器的负载端集成了电容滤波器，以获得平滑的电压和电流波形。所使用的电池为容量40KWh的锂离子电池。为了研究系统性能，在Simulink中对电池的SOC（荷电状态）、电压、电流波形，以及门脉冲、太阳能阵列的PV特性和VI特性进行了评估和仿真。

1.2 升压转换器原理

升压转换器将一个电阻负载与太阳能光伏模块相连，通过开关模式调节器将不稳定的直流电压转换为稳定的直流输出电压，采用PWM（脉冲宽度调制）方法和MOSFET开关器件进行电压调节。当MPPT算法改变并调制升压DC - DC转换器的PWM占空比时，可实现最大功率传输。相关公式如下：
- (V_{pv}t_{on}=(V_{out}-V_{pv})t_{off})
- (V_{out}=\frac{t_{on}+t_{off}}{t_{off}}V_{pv})
- (T = t_{on}+t_{off})