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基于遺傳算法和擾動(dòng)觀(guān)察法的MPPT算法
作者：
時(shí)間：2010-05-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在所有可再生能源利用中，光伏發(fā)電無(wú)疑是最有發(fā)展前景的。但是，光伏發(fā)電系統的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它的輸出功率受天氣情況影響嚴重，如光照強度和環(huán)境溫度的改變都會(huì )使它發(fā)生變化。太陽(yáng)能電池陣列的最大功率點(diǎn)跟蹤就是使太陽(yáng)能電池陣列的工作點(diǎn)能隨外界環(huán)境做出適當調整，達到任何時(shí)刻都能輸出最大功率的目的。
遺傳算法(GA)是一類(lèi)以Darwin自然進(jìn)化論與Mendel遺傳變異理論為基礎的求解全局優(yōu)化問(wèn)題的仿生型算法。把遺傳算法應用于最大功率點(diǎn)跟蹤中，可以使逆變器克服外界環(huán)境的劇烈變化造成的干擾，迅速搜索到最大功率點(diǎn)。但是，由于遺傳算法搜索到最大功率點(diǎn)后，并不能穩定地工作于最大功率點(diǎn)，所以在此使用擾動(dòng)觀(guān)察法作為最大功率點(diǎn)附近的搜索算法。
1 太陽(yáng)能電池模型
考慮到溫度和太陽(yáng)輻射強度改變的影響，蘇建徽等提出了一種硅太陽(yáng)電池工程用數學(xué)模型如下：
式中：I為太陽(yáng)能電池的輸出電流；U為太陽(yáng)能電池的輸出電壓；Isc為太陽(yáng)能電池的短路電流；Uoc為太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓；Im為太陽(yáng)能電池輸出最大功率時(shí)的輸出電流；Um為太陽(yáng)能電池輸出最大功率時(shí)的輸出電壓。
目前太陽(yáng)能電池的制造商都會(huì )給出太陽(yáng)能電池在標準狀況下(25℃@1 000 W／m2)的Isc，Uoc，Im，Um。在實(shí)際應用中，應該根據下式調整這些參數：
通常a=0.002 5；b=0.5；c=0.002 88。蘇建徽等對大量太陽(yáng)能電池進(jìn)行實(shí)驗，結果證明這些補償方法的應用可以保證模型與實(shí)際情況的誤差小于6%，因此這個(gè)模型可以應用于太陽(yáng)能電池的MPPT仿真。根據這個(gè)模型，太陽(yáng)能電池的特性曲線(xiàn)如圖1所示。
2 Boost變換器模型
在此采用Boost變換器作為前級DC-DC變換器，其拓撲結構如圖2所示。
楊海柱等通過(guò)對Boost變換器的狀態(tài)空間模型進(jìn)行線(xiàn)性化處理后，得到式(2)所示的模型：
因此，太陽(yáng)能電池的工作點(diǎn)可以通過(guò)調節占空比D來(lái)控制。實(shí)際上，光伏系統的最大功率點(diǎn)跟蹤就是通過(guò)調節DC-DC變換器的占空比D，使外電路阻抗和太陽(yáng)能電池的阻抗匹配。
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