2、光伏电站MPPT控制系统全解析

光伏电站MPPT控制系统全解析

1. 光伏系统基础特性

光伏系统的平准化度电成本（LCOE）主要受总寿命期发电量的影响，为实现最低LCOE，需最大化总寿命期发电量。由于光伏电池产生直流电，现代电网使用交流负载时，需应用特殊的DC - AC逆变器。因此，准确估计连接可变负载的光伏电站的功能，需要对光伏模块的输出特性进行分析描述。

光伏模块的输出功率取决于太阳辐照度和温度，遵循能量守恒定律，通过半导体原理将太阳能转化为电能。其I - V曲线是可变的，表明光伏模块的发电功率并非恒定，不仅受太阳强度和温度影响，还与负载特性有关。工作点即电压 - 电流组合点，位于面板和负载特性的交点，该点功率应最大化。工作点可通过图形或解析方法，求解光伏模块和给定负载的输出特性方程 (I = f(V)) 得到。为实现这一目标，可利用等效光伏电路，常见的有单二极管和双二极管两种等效电路模型。

• 单二极管等效电路 ：
  根据基尔霍夫电路定律，单二极管电路中负载电流 (I_l) 的表达式为：
  (I_l = I_p - I_{D1} - I_{sh})
  其中，(I_p) 是光电流，(I_{D1}) 是二极管电流，(I_{sh}) 是并联电阻电流。二极管电流用肖克利方程表示：
  (I_{D1} = I_{SD} \left[\exp\left(\frac{q(V_l + I_lR_s)}{a_1k_BT}\right) - 1\right])
  并联电阻电流为：
  (I_{sh} = \frac{V_l + I_lR_s}{R_{sh}})
  将上述方程组合可得：
  (I_l = I_p -