摘 要

光伏发电功率输出控制系统（MPPT控制器）作为太阳能光伏发电的核心组成部分，它可以通过太阳能板实现对发电电压的实时侦测，还可以持续追踪最高电压电流值，在整个光伏发电系统中，MPPT控制器既能调节太阳能电池板，又能协调蓄电池和负载的作用，毫不夸张的说，是整个光伏发电系统的核心中枢。

本文根据光伏发电系统的特点，以DJB-18V100WK型光伏电池为模型通过Matlab-Simulink进行建模，应用控制变量法对光伏电池（PV）在不同的温度及光照强度下的U-I和U-P曲线进行比较。在完善光伏电池模型（PV）后，将其嵌入已经建立的好的MPPT控制器模型，来进行最后的筛选优化。

本系统通过比较三种不同的模型来对MPPT控制器进行优化，三种模型即恒压控制法模型，扰动观察法模型，电导增量法模型。最后综合三种模型决定使用恒压法结合变步长电导增量法为最终的方案。

关键词：光伏电池，最大功率点跟踪，恒压法结合变步长电导增量法

Abstract

Solar photovoltaic power generation systems have been widely recognised as a new energy, photovoltaic power generation and power output control system (MPPT controller) as the pinnacle of this part, in this paper, it has carried on the detailed research and analysis of the modeling based on Matlab and Simulink.

Photovoltaic power output control system (MPPT controller) as the core component of solar photovoltaic power generation, it can be achieved by solar panels to power voltage real-time detection, also can continue to track the highest voltage current value, in the entire photovoltaic power generation systems, the MPPT controller can adjust the solar panels, and to coordinate the battery and the effect of load, literally, is the core of the entire photovoltaic power generation systems.

In this paper, based on the characteristics of photovoltaic power generation systems, to DJB-VW photovoltaic cells for the model by Matlab and Simulink modeling, control variable method was applied to a photovoltaic cell (PV) under different temperature and light intensity of U - I and U - P curve comparison.After the photovoltaic cell model (PV) is perfected, it is embedded into the established MPPT controller model for the final screening optimization.

In this system, the MPPT controller is optimized by comparing three different models. The three models are the constant pressure control method model, the perturbation observation method model and the conductivity increment method model.Finally, the three models decide to use the constant pressure method to combine the variable step length conductance increment method as the final solution.

Key Words: PV cell; MPPT; Constant pressure method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2论文研究的目的和意义 2

1.3论文的研究方向 2

第2章 太阳能光伏发电系统工作原理 4

2.1 太阳能光伏发电系统的基本工作原理 4

2.2 太阳能光伏发电系统的结构组成 4

2.3太阳能光伏电池的数学模型 5

第3章 Simulink模型建立 7

3.1 太阳能光伏电池模型的建立 7

3.1.1太阳能光伏电池在Simulink中模型的建立 7

3.1.2太阳能光伏电池的仿真结果分析 9

3.2 MPPT系统整体模型设计 12

3.2.1 BOOST电路模块的建立 12

3.2.2 PWM脉宽调制器模块的建立 13

3.3 MPPT算法模块设计 14

3.3.1恒压控制法模型的建立 14

3.3.2扰动观察法模型的建立 15

3.3.3电导增量法模型的建立 16

第4章 光伏发电功率输出控制系统的分析优化 17

4.1 三种MPPT算法模型的仿真分析 17

4.1.1恒压控制法模型的仿真结果及分析 17

4.1.2扰动观察法模型的仿真结果及分析 18

4.1.3电导增量法模型的仿真结果及分析 19

4.2三种模型的优劣比较及最终方案 19

4.3恒压法结合变步长电导增量法模型的建立及优化分析 19

第5章 总结 23

5.1 论文总结 23

5.2 工作小结 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪 论

随着环境污染和人们对于资源掠夺式的开发导致的能源危机已经严重的制约着我们的经济发展。太阳能光伏发电以其独有的对太阳能的利用和转化方式而受到各方的青睐。然而想要对光伏发电进行深入的研究，那么太阳能光伏发电中的关键技术无疑就成了重中之重，如对输出控制系统的优化及最大功率跟踪技术。不过想要对上述的关键技术进行研究，那么对PV光伏电池的输出特性就不得不进行充分的了解，只有这样才能使其得到更好的控制及优化。此时，我们就需要借助工具，首先对PV光伏电池和MPPT控制器进行数学模型的建立，然后通过Matlab-Simulink进行仿真模型建立，最后进行建模结果的分析及优化。

1.1 论文的研究背景

从某种程度上来看，能源就像供给人类生存所必须的营养，缺之不可。而随着经济的高速发展，人们的生活水平也提高得越来越快，这就使得我们对能源的需求日益增加，更加依赖各类的能源。而太阳能和光能作为一种既可以再生又绿色环保的新型能源被人们越发的重视。光伏发电系统将会从一开始的补充型能源向着替代型能源过渡。与此同时，太阳能因为其具有永不衰竭，对环境友好的特性，被各大国际组织一致认为，是一种非常有潜力未来替代化石能源的新能源。

近几年来，我国的光伏产业在健康发展的同时有了长足的进展，在“十二五”期间更是取得令人骄傲的成绩，太阳能光伏发电机的规模和其发电功率，均呈现飞快发展的态势。到现在为止，我国有关太阳能光伏发电技术的企业有300多家，不过其中大部分只是从事外购电池组然后封装的企业，真正意义上有自主创新与研发能力的企业只有50家，然而有良好收益并且持续盈利进而继续研发的企业却只有20家，这更加应该让我们对MPPT控制器的研究重视起来，毕竟MPPT控制器是太阳能光伏发电的关键技术。