家用光伏发电储能装置的设计

TOC\o"1-3"\h\u1815摘要 绪论课题的研究背景及意义能源供应是全人类社会求生存和经济发展的不可或缺必要条件。当今世界的能源供应构造是以煤、原油、燃气等化石能源技术为主的。随着科学技术的进步，工业规模不断扩大，传统化石能源的消耗量与日俱增，出现了严重的能源短缺现象和环境污染问题。化石能源作为一种不可再生的化石资源，消耗大量的能源生产和消费，污染和破坏生态环境。为了确保人类的稳定，可持续能源供应和生态环境保护，我们必须优化结构。太阳能作为新型能源可以转换成电能并将其提供给电力网，它不会有枯竭危险，而是清洁、安全、无噪音：它不受资源地理分布的限制，它具有广泛的应用范围，安装简便，运输简单，建设时间短。它将逐渐取代疲惫的传统化石能源，同时避免人类生活环境的持续恶化。中国为了改善西部地区的生活环境和投资环境，也实施了西部的太阳能发电项目，推进了西部地区的经济发展。太阳能是一种必要的能源补充，是未来能源结构的基础。即使经济社会走上可持续发展的道路，保护地球生态环境的高度取决于人类的生存，太阳能的发展对于解决特殊用途的真正能源供应问题具有重大的战略意义。作为一个重要的分散型太阳能发电系统，家用太阳能发电系统吸引了国内外许多企业的目光。最有名的是由特斯拉启动的家用能源储存电池电力墙系统，国内太阳能发电公司也建立了自己的系统。随着技术的进步，成本进一步削减，相关的国内政策补助金和奖励也加大力度，家用太阳能发电系统在将来具有广泛的应用前景。光伏发电在国内外的研究现状国内光伏发电的现状及前景目前，我国能源排放主要源自石化工业，化工，建筑材料，钢，造纸和航空业，二氧化碳排放量约为八十。其中电力行业的碳排放总量约占全国的40%。不过，到2021年底，中国的太阳能发电并网设备容量达到了3.06亿千瓦。连续7年稳居全球首位，新增装机容量5493万千瓦；2022年1-2月光伏发电装机容量约3.1亿千瓦，同比增长20.9%，新增装机容量约1086万千瓦。根据观研报告网发布的《\t"/market/202204/_blank"中国光伏发电行业发展趋势研究与未来投资分析报告（2022-2029年）》显示，太阳能集热器的容量约为到十亿兆瓦，其容量约为太阳能集热器的三分之一。集中式光伏装机容量为19848千瓦增加容量2560千瓦。进入2022年，近期国家能源局提出，加快实施可再生能源替代行动，在东部、中部和南部地区附近促进风力发电和光伏发电的开发和消费。积极推动“三北”地区风电光伏基地化开发，抓好沙漠、戈壁、荒漠风电光伏基地建设，启动实施“千家万户沐光行动”等，太阳能再生能源产业将继续增长。数据显示，2021年全国的太阳能发电量为3259亿千瓦时，比去年同期增加25.1%，利用时间为1163小时，比去年同期增加3小时，太阳能发电的利用率增加了98%。国外光伏发电的现状及前景在过去的十年中，可再生能源的生产成本急剧下降。供应链发展的激烈竞争技术革新导致2010年至2019年太阳能发电的成本下降了82%。为了应对全球变暖和化石能源枯竭，开发和利用可再生能源受到国际社会的关注。全球太阳能发电的设备容量正在急速增加。可再生能源的积极发展已经成为世界各国的共识。巴黎协议在2016月正式生效，强调各国致力于发展替代能源产业。太阳能是一个增长最快的可再生能源的清洁。太阳能电池板的成本在2010到2019年下降百分之八十二。2010年迄今，开发成本的减低多半是因为电池板的生产成本和控制系统的组套成本的大大降低。前者降幅达90%。在过去十年间，这些因素使得太阳能光伏发电(PV)的总装机成本下降了约五分之四。MPPT控制策略研究现状现在，在国内有很多关于MPPT算法的研究。有必须采用大量数据资料存储空间的曲线拟合技术控制算法。还有短路电压和电流的方法。更有拟定了不需要弄清楚光伏功能模块特性的扰动观察法，因此，此种技术手段的成功实施相对简单，但仍有缺陷。因此我们改进算法，改进算法中最终步长是基于先前步长与当前步长的比较来确定的。这些改进的算法缩短了跟踪时间，提高了跟踪效率。关于可变步长的研究一直是学者的焦点。总之，大多数学者使用的MPPT算法是扰动观察法和电导增量法。算法的未来研究趋势是基于扰动观测方法和导纳增量方法的可变步长的改进。储能元件策略研究现状电池在太阳能发电系统中广泛使用。有许多方法，如恒流，恒压，高速快充。固定电流充电过程中，电极电压变化，充电电流不变。好处是方法简单，调节简单，成本低。但具有低效率的缺点。恒定电压的充电方法是固定电压。充电电流在后期减少。有一个缺点是，太多的电流在充电的开始。目前常用的三段式阶段充电法。离网型光伏发电系统的结构和基本原理离网型光伏发电系统的组成离网型太阳能发电系统广泛应用于远山地带、电力自由地区、岛屿、通信基站和路灯。太阳能阵列将太阳能转化为电能的条件下，通过太阳能充电控制器。当没有光时，直流电源负荷通过太阳能充电控制器。同时，电池也可以直接向独立的逆变器供电。而且，电流是由独立的逆变器产生的，以向交流供电。(1)太阳能电池组件作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。图2.1太阳能光伏组件图(2)太阳能充放电控制器太阳能充放电控制器（也称为“光伏控制器”）用于调整和控制由太阳能电池模块产生的电能。(3)蓄电池组蓄电池组的主要任务是在夜间或雨天储存能量，以确保负载电力的消耗。(4)离网型逆变器逆变器是交流发电机的主要组成部分，它涉及到交流负载的直流变换。为了提高太阳能发电系统的综合性能，确保电站长期可持续性高速运行，逆变器的性能指数极为重要。图2.2光伏逆变器图离网型光伏发电系统结构整个光伏发电系统，可以根据与地方电源的物理连接来划分成网格连接和断开网格。本研究的目的是离网型太阳能发电系统。其结构主要由太阳能发电面板、控制器、逆变器和能量存储装置构成。其结构示意图如图2.3所示：光伏电池光伏电池DC/DC电路离网逆变器器交流负载控制器储能设备直流负载图2.3离网型光伏系统发电结构图太阳能发电面板被用作发电组件。当光伏面板上有光时，光伏面板的操作原理通过光电效应被转换成所需的电能。根据电源负载，多个模块并联或串联连接，输出指定的电压和电流，并向用户供电。当产生的能量无法保证能耗控制的要求，从电池的能量释放。充电后，管控蓄电池，避免出现充电现象。当电能存储在一个电阻器释放，加以控制电容器，以防止放电保护电池。当控制器性能欠佳时，会制约电池的寿命，最后阻碍系统的精确性。电池工作在夜间或下雨，以确保货物的消耗功率。当太阳光照射时在P-N结形成的P型半导体和N型半导体的界面上，当强光照射到时，P-N结的两边都会释放出电荷。生成负载和电场。光伏阵列模块工作点（MPPT）跟踪控制光伏阵列输出特性太阳能电池是将太阳辐射能量直接转换为电力的元件。是借助于半导体光伏效应制做的。模型如图2.4所示。图2.4太阳能电池电路模型输出负载RL上电压电流关系：对太阳能电池的数学模型的判断得出，P的输出功率、太阳能电池的电压和电流的关连。相异照明强度下的输出特性曲线见图2.5。图2.5不同光照强度下的输出特性曲线(25。C)光伏电池在不同外界温度下的输出特性曲线见图2.6。图2.6不同温度下的输出特性曲线（1000W/m2)MPPT控制方法通过观察太阳电池的输出功率特性的P-U曲线，太阳电池具有最佳工作点，这被称为依赖于面板温度和光的峰值太阳能电池在不同的温度和照明条件下有不同的最大功率点。即便在相近的温度和光条件下，太阳能电池的输出也会因太阳能电池的工作电压而各有不同。为了使太阳能电池在可能的峰值运行，必须对其进行MPPT跟踪控制。最常用的方法有峰值跟踪法、恒电压跟踪法、观测法、积分法、电导增量法等。恒定电压跟踪法光伏阵列的输出特性如图2.7所示。图2.7光伏列阵的输出U-I特性图通过观察太阳光发电系统的P-V曲线，结果表明，在一定的温度下，总的平移曲线的峰值分布在两条线左右。仅需有输出电压Vmax制造商提供的数据。事实上，MPPT控制很容易产生稳定的电压社区。与没有CTV的直接耦合模式相比，这非常有用。一般的太阳能系统预计将获得最多的电能。然而，这种方法忽略了对发射极温度的影响，特别是当温度变化很大时，会引起的巨大误差，浪费能量。CVT控制的特性是控制纯粹，稳定性高。系统很难振动，可靠性好，便于借助硬件全面实现。但在寒冷的早晨和季节快速变化的地区只能人工操作。2、扰动观察法此方法是在每一个控制循环内，用小步长扭转太阳能电池阵列的输出功率。变化程序安全可信赖，能够不断增加或减少朝向。控制目标可是太阳能电池阵列的输出电压或电流。这被称之为扰乱，对扰乱前后的太阳能电池阵列的输出功率比较。当输出功率增大时，参照前一种循环的方向再次“扰乱”处置。倘若输出减小，那就更改扰乱方向。当扰动达到稳定点时，太阳能电池阵列的实际工作不能在小的、高的能量点范围内进行模拟振动。其次，很难选择适当的变化。跟踪速度很慢。太阳能电池阵列可以在低功耗地区长时间工作。步长过大，最大输出点邻近太阳能电池阵列的振动大大增加，跟踪精度降低，功率损失增大。如上所述，这种方法其局限性是太阳能电池阵列仅仅在最大功率点周围振动，致使特殊功率折损。不过长处是跟踪基本原理简单明了，测定变量少，传感器精准度其要求不高，较易成功实施。当跟踪步长各种因素忽然变化时，由于不能注意跟踪精确性和跟踪速率，可能会发生明显错判。故此，外部观测方法适用于太阳光强度的缓慢变化。3、电导增量法根据光伏电池的输出特性曲线可得出，在最大功率点的斜率为零。通过推导后得出如下：求功率对电压的导数：达到最大功率点时有下式成立:最大功率点右边时有下式成立:最大功率点左边时有下式成立:当太阳能电池阵列以最大功率点操作时，输出电导的变化等于输出电导的负值。检查最大输出是否大于或等于0，然后检查是否小于0，然后确定扰动的方向。该方法的优点是，输出电压的变化可以连续变化。局限性是在太阳能电池阵列中可能出现存在一定范围内的最大功率点。该方法或许使系统固定在小范围的最大输出点。该方法适主要用于光强度的快速变化，但对控制器硬件其要求较高。使控制器的成本增加，因此不适合用来低功率光伏发电。增加电导率的方法是借助于比较瞬间电导率和增加太阳能电池板的电导率控制讯号的变化。该方法必需太阳能电池阵列的输出电压和波形的数据。对硬件明确要求，特别是传感器的高精确性要求非常高，对系统各部的处理速度其要求也相比较高。故此，从上到下系统的硬件成本也更多。电导增量法的控制流程图如图2.8所示。图2.8电导增量法控制流程图该方法的长处是当射入光强度改变较大时，可以不停跟踪太阳电池阵列的输出电压。改进型最大功率跟踪算法上面所描述的最大功率跟踪算法有其自身的缺点，虽然具有很好的稳定性和搜索速度，增加电导率和模糊控制但设计复杂成本高，不利于广泛应用因此，我们提出了一种简单的可变步长扰动观察方法，以实现简单的系统实现和低成本的目的。从图2.7所示的太阳能电池模块输出的P-U特性曲线可以看出：当它离最大功率点远时，电压变化△U对太阳能发电模块的输出功率有很大影响，当它接近最大功率点时电压变化△U对太阳能电池模块功率的变化几乎没有影响。这意味着，P-U曲线的每一点的斜率取决于最大能量点的变化。在图2.7中，分别切线光强度1kW/m2时间伏特模块输出特性曲线上的k1、k2、k3、k4点，见图2.9。图2.9光伏组件的输出特性曲线的切线图当试样的输出功率变化较大时，△P和△U变动都很小。输出P-U曲线中各点的绝对倾斜度很小，用输出功率比的绝对值代替，即以此方式求得功率最大值，跟踪算法的扰乱步长能够计算来确定。k时扰乱步长△D(k)的计算方法为：改进型最大功率跟踪算法的实现原理前级升压电路另一方面进一步提高低光电阵列的输出电压，另其次灵活运用调整明显改善的最大功率跟踪算法即升压电路的占空比，来全面达至光伏阵列的输出电压变化。改良版最大输出跟踪算法的成功实施设计图2.10。图2.10改进型最大功率跟踪算法的实现原理图优化的最大功率跟踪算法是一个简单明了的理论是在产生PWM波得到全新的占空比的最简单明了的方法。灵活运用软件和PWM控制电路驱动的控制电路太阳能电池阵列的最大功率点的动态跟踪。离网型光伏逆变器结构和工作原理直流电源转换器是一种称为逆变器的电路，通过SCRGTOMOSFET和IGBT等进行操作。例如，蓄电池和太阳能电池等化学能源单元属于直流电源。如果你想把这些直流电源的交流负荷，你必须转换成电能通过直流交流逆变器电路。为了说明逆变电路的工作原理，以单相桥式逆变电路为例进行说明。如图所示，Q1-Q4是一个四个开关。D1-D4是反并联二极管。当电路负载是负载电阻，开关Q1和开关Q4连接，开关Q2和开关Q3的断开，输出端电压为正。当开关Q2和开关Q3连接时，其余两个断开，负载电压为直流负极，输出电压为直流正极，他们交替输出。如图3.2。图3.1单相桥式逆变电路原理图3.2单相桥式逆变电路的工作波形逆变器的PWM控制方式这最广泛用以电力电子技术。现阶段市售的逆变器电路绝超过一半是PWM逆变器电路。这是一种使PWM技术商业化的逆变器电路的运用。SPWM控制原理理论上，SPWM取决于自动控制理论中的面积等效原理。当将兼具完全一致形状表面积的窄脉冲应用于惯性力链路时，输出效应几乎完全一致。众所周知相同的表面积基本概念，正弦波可以平均拆成N的等同部分。正弦波的正和负的半循环是均匀的，因此只判断正数半周期波形，将正弦波的半波均分成N等分。用间距相同的矩形脉冲取代前述脉冲。矩形脉冲的表面积必需相当于一一等效正弦波脉冲的表面积。两个序列的结果基本一致。当方形脉冲的轴线与正弦波脉冲的轴线匹配时，方形波的脉冲间距参照正弦波的轨迹而变化。如图3.3示例，这样根据正弦规律变化的脉冲波形称为SPWM波。图3.3脉冲波等效分割的正弦波SPWM调制方式通过将调制波和三角波当作载波取期望的正弦波，通过PWM比较器使正弦波和三角波的相交生成PWM波，通过控制逆变器电路的开关的连上断开，可以输出SPWM波。当调制讯号的正弦波的振幅变化时，输出的SPWM波的脉冲间距也彻底变化当调控正弦波的频率彻底变化时，可以改变基带的速率。故此，调制波的幅度和频率能够针对上述期盼的基本波来增设。若是调制信号的半循环PWM波输出拥有正极或负极性，则该控制方法叫作单极控制。若调制讯号的半循环PWM波输出为正负，则该控制方法称为双极控制。双极性SPWM波调制方法SPWM波的正弦波调制信号的频率为fs，可以表示为：载波与调制波的频率比叫做为载波比，表示为下式：正弦波调制讯号和三角载波讯号的振幅比定义为调制深度，表示为：通过比较调制信号US和UC载波信号来生成PWM信号。以3-1图为例，使用桥式逆变器。US＞UC时，电路开关Q1和Q4连通，逆变器输出电压相当于电源电压Vd。在US＜UC的情况下，电路开关Q2和Q3接通，输出电压等同-Vd。通过比较正弦波和三角波的循环，有规律的地控制逆变电路的开关，输出电压在±Vd之间更替变化。在调制方法下，各开关循环中输出电压的波形均有正负电平，所以叫双极SPWM波控制方法。假设直流电源电压为200V，正弦波调制讯号频率为50Hz，振幅为1V，三角波载波信号速率为1kHz，振幅为1.2V，得到的双极SPWM波形。如图3.4。图3.4双极性SPWM波示意图2.双极性SPWM波进位控制的数学原理表明，双极SPWM波输出压力波具有良好的均匀性和奇异性。表示式如下：式中：可以从上述公式获得基波电压的瞬时值：想要获得各谐波电压，必需明确各开关的角度值。角度大小由调制波和三角波的相交点确定。角度大小和输出电压通过改变调制波发生变化。一般来说，三角波的振幅是定值，通过变化调制比可以适当变更输出电压的振幅。基波电压可以由开关角度确定，但求解开关角度很繁琐。在工程建设中，电压建模分析方法一般用来求解输出电压的常规值。当载波频率远超出基本频率时，开关周期中的输出电压的均值可以看作输出电压的基本波的瞬时值，如图3.5所示。图3.5双极性SPWM波中调制波和三角波的近似关系可以求得在一个开关周期内输出电压的平均值为：如图3.5所示，使用几何关系计算占空比的公式：带入可得：该等式表示开关周期中输出电压的均值与调制讯号直接成比例。故而，即便调制讯号作为正弦波讯号接连变化，则输出电压的平均值如下求出：因此可知基波输出电压为：因此，当三角载波讯号频率远远大于基波讯号频率fs>>fc，调制比m1。基波电压的最大幅值可以表示为：这个方程显示了双极SPWM控制模式下输出电压的基本波的重要性质。在fs＞fc和m1的条件下，SPWM控制的输出电压与调节过程比呈比例关系。逆变器的基本电压的大小可通过控制调频波的大小变更。以求进一步增强直流电压使用效率，可以获得调制比m>1。此类情况被称作过度调整。由于调制率的提高，正弦波峰值或谷附近的开关周期的接通时长提高，输出基波的振幅提高。当M看起来无穷大时，电路在工作中条件与方形波逆变器基本一致。可见，发现仅大大增加调制比难以无穷的地增强直流电压的充分运用，并且通过过调制将数个低阶谐波引进输出电压。故而，只在只追求电压利用率而不要求输出波形的可靠性的情况下运用。单极性SPWM波调制方法在调整中，使正弦波调制波的正半周期中，功率开关管Q1接通，Q2闭合，其余开关交替通过三角波和正弦波的连通，在正弦波的负半周期Q1的状态下关断，Q2连通，其余交替关闭，如图3.6示。图3.6单极性SPWM波示意图单极SPWM控制有三种运作方式。Q1和Q3连通时为正输出电压，另外两个连接时为负输出电压。Q1和Q3连接时输出电压为零。在电路的正和负的变化之间的零和不同的水平的逆变器输出电压被称为SPWM。4.单极性SPWM波调压原理其输出电压波形拥有对称性和奇函数性质。与双极SPWM无异，取用平均模型实证了基本波方法。正弦波正半循环内开关循环中的输出电压为：输出电压在一个开关周期的平均值可以表示为：式中，D(t）为瞬时占空比。当频率的变化大于频率的变化范围内的波形的变化可以看作是一个常数。见图3.7图3.7单极性SPWM波中调制波和三角波的近似关系带入可得:因Us(t)为按照正弦波变化的连续信号，所以上式可变为：当fs>>fc时，输出电压在一个开关循环的均值可以近似看成输出电压基波分量的瞬间值，即：输出电压的基波幅值为：对于基波而言，虽然在单极SPWM和双极SPWM控制模式下的输出基波幅值完全相同，但是由于单极调制方法消除了开关频率的积分倍谐波，所以可以看出单极SPWM控制方法优于双极SPWM调制方法。因为最小谐波的幅值低于双极调制，所以所需滤波器相对较小。倍频SPWM波调制方式双频SPWM波形控制方法与双极SPWM控制方法相似。在双倍频率控制中，逆变桥的一个桥接臂使用正弦波调制波与三角波载波对比产生脉冲波。另一桥臂将同样正弦调制波和倒三角载波或半正弦波调制波与三角形载波进行比较，产生脉冲波。如图所示3-8。图3.8倍频SPWM波示意图在正弦波正反循环中，Q1和Q4的驱动讯号位于高电平时，输出电压为直流电源电压。当驱动讯号位于低电平时，输出电压为零。类似地，在正弦波负半循环内，当Q2和Q3的驱动讯号同时处于高电平时，输出电压为负直流电源电压。当驱动讯号处于低电平时，输出电压为零。在开关循环中，输出电压改变两次。对开关管来说，等效开关频率是载波频率的两倍。该控制方法的谐波特性与载波频率双倍单极SPWM方法相同。在完全控制的变化可以大大提高电路效率和实用价值。储能装置离网光伏系统能量流动模式离网光伏发电系统的主要能源来自太阳能发电。电池不仅是一个负载源，也可以从太阳能发电系统获得能量。这里面有很多能量流的形式，主要是由一系列的太阳能和电池。如图4.1所示，箭头的方向是指能量流的方向。a）光伏列阵同时给负载和蓄电池供电b）仅蓄电池放电给负载供电c）光伏列阵和蓄电池共同给负载供电d）光伏列阵仅向蓄电池充电图4.1光伏系统中的几种能流模型(1)图4.1（a）中示出了太阳能一起向负载和电池送电的能量流方式。蓄电池能吸收多余的能量在满足了蓄电池的充电条件下。当光足够多时，太阳能电池的输出能量超出负荷必需的能量。以防电池超过负荷，有必要一直监测和控制总线电压。(2)如图4.1（b）所示，夜间或雨天的光照欠缺的情况，太阳能电池无法输出做够的能量，这时运用电池直接向负载供电。这种类型的电源必须检测电池的电压以防止过载。这两种类型的能量流是从网络系统的能量流的重要形式。(3)如图4.1（c）所示，在一天的阳光光不充足或负荷突然增加时，太阳能发电阵列和电池一起提供设备充足能量。确保其正常工作。这种能量模式下，要人工测量总线电压。当总线电压达到阈值时，要及时组织开启有关电路释放电池电量。(4)如图4.1所示，当电池的存储能量少且并无负载可用的功率时，系统以电池的充电端电池的阈值与电池的充电端电池单独的模式运作。蓄电池充放电控制策略蓄电池充放电电路设计本文设计的双向DC/DC转换器电路以更好地实现光发电和电池之间的能量切换。图4.2示出了转换器的拓扑图。图4.2BOOST/BUCK双向切换电路始终检查电池和DC总线之间的电压。当母线电压大于端子电压时，电能输入蓄电池。这时，逆变器为降压电路。控制Q1动作停止，Q2工作。电池正在充电。总线电压低于电池端子电压，电能沿太阳光发电方向移动。Q1控制停止，Q2正常工作。逆变器为升压电路，电池放电。如图4.3所示，通过控制Q1的开关来控制蓄电池的充电过程。图4.3BUCK降压电路设Q1的占空比为a，Udc与Ud的关系如下：BOOST的电路如图4.4所示，通过控制Q2的开关从而控制蓄电池的放电过程。图4.4BOOST升压电路设Q2的占空比为β，Udc与Ud的关系如下所示：蓄电池充放电控制策略设计与实现电流的方向是由电池电压的步进总线确定电压是以下4个阈值。母线Vdc1、Vdc2蓄电池的放电阈值Vb1和充电阈值Vb2，它们的关系如下：Vdc1<Vb1<Vb2<Vdc2在直流MOS总线和电池端电压的基础上，通过PWM驱动MOS管，实现双向直流控制。从网络系统的能量流控制转换器。首先，设计了太阳能发电系统的能量流管理模式。在蓄电池充电过程，固定电压充电的第二阶段充电方式上升到一定值后，变为用固定电压充电。蓄电池的充放电控制图如图4.5。图4.5蓄电池充电控制图如图4.5所示，以图推论总线电压是不是充电，首先需要将DC总线电压控制为定值，接着控制电池的恒定电流充电。蓄电池充电至12V时，将以固定电压充电。当逆变器以降压模式工作时，进行电池电压外环控制和电感电流闭环控制。将搜集的电流与参照电流通过比较，并将偏差讯号回传给控制器。在保持控制后，实现电流互感器和开关驱动器的控制，以防止过电流。同时，充电达到阈值时，电压环控制小电流充电，以防过充。当两向转换器以升压模式运行时，需要采集电感电流和总线电压。母线电压的极限值应视为确定值和既定值。然后生成内圈赋予的讯号。由内部回路提供的值产生一个信号控制开关通过旁路，以防止出现过载通过电压和电流控制。基于MATLAB/SIMULINK的仿真研究为了证明改进算法的有效性，建立了太阳能光伏发电跟踪控制系统。见图5.1所示。图5.1光伏阵列最大功率跟踪控制系统的仿真模型其中，太阳能电池阵列S-Function-1函数的数学模拟PV阵列MPPT最大功率跟踪控制算法PWM模块是PMW波的发生器。关于前级升压电路的参数计算，适当地选择余量度，在表5.1中表示模拟中的Boost电路的具体参数。表5.1仿真中Boost电路的元器件参数表名称参数值前端滤波电容C11000uF储能电感L2.5mH后端滤波电容C240uF负载R122欧开关频率f10KHz在光照量为1000W/m2、温度为25C0和别的设定数值等条件下，同时仿真固定占空比的扰动观察法和改良算法，仿真时长均为0.5s。图5.2和图5.3是结果图。图5.2固定步长的扰动观测法仿真波形图图5.3改进型最大功率跟踪控制算法仿真波形图同时比较了两种算法的占空比波形见图5.4。a)固定步长扰动观测法b)改进版最大功率跟踪算法图5.4两种算法的占空比比较图从5.2和5.3的情况下，我们得到了一个稳定的系统大约0.12S。而改进的最大功率跟踪控制算法小于0.075S。结果表明，改进的算法响应更快，更稳定。从5.4图像，我们发现在观察的固定阶段有明显的波幅。另一方面，改进的最大功率跟踪算法的占空比几乎保持不变，系统稳定性良好。这里通过调节光照强度值仿真外界条件的变化。验证改进算法对外部环境变化的响应。也就是说，起始照明强度为1000W/m2，0.5s时照明强度从1000W/m2降低到800W/m2，1s时照明强度从800W/m2降低到600W/m2。所得仿真结果参见图5.5。图5.5改进型算法在光照强度变化条件下的仿真结果图仿真结果表明，改进的最大功率跟踪算法设计可以使太阳能阵列不断地在新的最高点工作，并实现了快速、稳定的自增强。在该软件的仿真下建立了最大跟踪系统的模型，并给出了改进的最大跟踪算法的可行性。总结在完成此设计的过程中，我发现了离网型光伏发电系统对我国边远地区和负荷分散地区的重要作用，在全球能源短缺的环境下，可再生能源的发展是最重要的工作之一。太阳能是一个最有价值的可再生能源的商业利用和越来越多的关注。全世界然而，目前大多数的太阳能系统都有一些缺点，如太阳能利用率低，电池寿命短。因此，提高发电系统对的效率，降低建造发电系统的成本显得尤为重要，所以本文就改良算法，提高效率，在Simulink编程环境中，给出了最佳性能跟踪的原理和数学模型。改进的最大功率跟踪控制算法和相应的电路参数的可行性和有效