54、光伏能源与毫米波介质测量技术的创新控制与测量系统

光伏能源与毫米波介质测量技术的创新控制与测量系统

一、光伏能源最大功率点跟踪控制

1. 光伏能源系统背景与需求
   • 光伏能源作为可再生能源，具有清洁、维护少、无噪音等优点。然而，其输出功率受太阳辐射、大气温度和负载等因素影响，且光伏电池具有非线性特性。为了最大化光伏系统的效率，需要实时跟踪光伏模块的最大功率点（MPP）。
   • 目前常见的MPPT控制方法包括恒压跟踪（CVT）、扰动观察法（P&O）、增量电导法（INC）、PI控制、模糊控制等。CVT方法简单易实现，模糊控制不依赖精确数学模型，对外部干扰响应快且无超调，广泛应用于光伏MPPT系统，但传统模糊控制器存在控制规则需人工建立、灵活性不足、在MPP附近存在功率波动、控制精度低和适应性差等问题。
2. PV模块特性与MPPT控制原理
   • PV电池是非线性直流电源，其输出特性随外部环境变化而改变，输出功率和最大功率点也相应变化。通过控制PV电池的输出电压，可以实现光伏发电系统的MPPT。当PV电池电压达到最大功率点电压Um时，太阳能阵列输出最大功率Pm。
3. PV发电系统组成
   • PV能源发电系统主要由PV模块、DC/DC转换器、负载和MPPT控制器组成。PV模块将太阳能转换为直流电，DC/DC转换器实现最大功率匹配并为负载提供合适电压，MPPT控制器负责MPPT控制和保护。
   • 本文中DC/DC转换器采用Sepic电路