光伏阵列阴影条件下全局最大功率点追踪改进算法

"局部阴影条件下最大功率点跟踪改进算法" 引言 光伏电池是太阳能发电系统的核心，其工作性能直接影响到整个系统的效率。由于环境因素如温度、光照强度的变化，光伏电池的输出功率曲线呈现非线性特点，存在多个可能的最大功率点（MPP）。最大功率点跟踪（MPPT）技术旨在寻找并保持光伏电池在最优工作点，以提高能量转换效率。常见的MPPT算法包括扰动观察法、电导增量法（Perturb and Observe, P&O）和恒定电压法等。 然而，在局部阴影环境下，光伏阵列可能会产生多峰功率输出，传统MPPT算法容易陷入局部最大功率点，无法找到全局最优。为解决这一问题，研究者们提出了各种全局优化算法，如粒子群优化、禁忌搜索法、模糊控制等。但这些全局优化算法复杂度较高，且对算法的改造和优化相对较少。 本文关注的是对传统电导增量法的改进，以适应局部阴影条件下的光伏阵列。电导增量法是一种简单而有效的MPPT方法，但在多峰情况下，它可能错过某些局部最大功率点。为此，作者观察到在阴影条件下，每个功率峰值对应的电压有一定的规律性。他们建议通过设定参考电压为可能出现功率峰值的电压，确保搜索所有可能的最大功率点。同时，通过设置参考电压阈值来判断是否存在局部最大功率点，以减少搜索时间，避免无效迭代。 局部阴影条件下光伏阵列输出特性分析 在局部阴影情况下，为防止热斑效应，光伏电池通常会连接旁路二极管。二极管的接入导致光伏阵列输出呈现多峰特性，增加了MPPT的难度。对于4×1光伏阵列的仿真，可以清晰地揭示出这种现象，即在不同阴影配置下，功率-电压（P-V）曲线可能具有多个峰值。 改进的电导增量法 传统电导增量法通过微小的电压或电流扰动来估算功率变化，然后调整工作点。在多峰情况下，该方法可能会错过峰值。改进后的算法首先确定可能的局部最大功率点的电压范围，然后依次将这些电压作为参考电压进行搜索。每次搜索后，算法比较找到的局部最大功率点，最终选择全局最大功率点。此外，通过设定电压变化阈值，当检测到功率变化小于阈值时，算法停止迭代，避免在最大功率点附近振荡，提高了系统的稳定性。 仿真结果与讨论 文章通过MATLAB仿真验证了改进算法的有效性。在均匀光照和局部阴影条件下，该算法都能准确地找到全局最大功率点，提高了光伏系统的整体效率。这表明，这种自适应的改进方法对于处理光伏阵列在复杂环境下的多峰问题具有较高的实用价值。 结论 针对局部阴影条件下光伏阵列的多峰输出特性，本文提出的改进电导增量法成功解决了传统MPPT算法可能陷入局部最大功率点的问题。通过设置适应阴影条件的参考电压策略，该算法能够有效地搜索所有可能的局部最大功率点，并准确追踪到全局最大功率点。此外，通过迭代终止策略减少了不必要的计算，提高了系统的响应速度和稳定性。该研究成果为实际光伏系统的MPPT设计提供了新的思路。