不同气象条件下晶体硅光伏组件MPPT算法可靠性比较研究

可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirect电气系统与信息技术学报4（2017）213不同气象条件下晶体硅光伏组件MPPT算法可靠性比较研究Abraham Dandoussoua， Martin Kamtab， Laurent Bitjokab，Patrice Wirac， Alexis Kuitchéba喀麦隆昆巴布埃亚大学高等技术师范学院电气和动力工程系b恩冈代雷大学国家农业工业科学学院能源、信号、图像和自动化实验室。O.Box 455 Ngaoundere，CamerooncLaboratory MIPS，University of Haute Alsace，61 Road Albert Camus，68093 Mulhouse Cedex，France接收日期：2015年11月21日;接收日期：2016年7月23日;接受日期：2016年8月15日2016年11月8日在线发布摘要晶体硅光伏组件在气候条件突变的热带地区被广泛用作电源。幸运的是，许多MPPT算法的实现，以提高其性能。另一方面，众所周知，这些电源是非线性偶极子，因此，它们的内部参数可能会随着辐照度和温度而变化本文采用Matlab®/Simulink®建立了晶体硅光伏组件的模型，通过对实验点的I（V）特性拟合提取了光伏组件的本征参数，实现了最大功率点跟踪（MPPT）算法，即扰动观察（PO）、电导增量（INC）和爬山法（HC）通过比较仿真结果可以看出，对于接近真实的光伏组件Simulink®模型，变步长INC算法的可靠性优于HC和PO算法采用60 Wp光伏组件，日最大功率达到50.76 W，34.40 W时，光伏参数是固定的。与此同时，每日平均能源为263 Wh/天，而不是195 Wh/天。© 2016 电 子 研 究 所 （ ERI ） 。 Elsevier B. V. 制 作 和 托 管 这 是 CC BY-NC-ND 许 可 证 下 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：晶体硅光伏组件;配件; MPPT算法;建模;仿真*通讯作者。电子邮件地址：abraham. ubuea.cm（A. Dandoussou），martin kamta@yahoo.fr（M. Kamta），lbitjoka@univ-ndere.cm（L.Bitjoka），patrice. uha.fr（P. Wira），kuitche a@yahoo.fr（A. Kuitché）。电子研究所（ERI）负责同行评审http://dx.doi.org/10.1016/j.jesit.2016.08.0082314-7172/© 2016电子研究所（ERI）。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。214A. Dandoussou等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）2131. 介绍众所周知，当辐照度改变时，光伏电源的工作点远离其最大功率点（Kumar，2013;Abdulkadir等人，2013;Durusu等人，2014a;deBrito例如， 2013年）。为了解决这个问题，已经实现了各种MPPT算法（Abdulkadir等人，2013;Durusu等人，2014 a;deBrito等人，2013;Rathod等人，2014年）。在这些MPPT算法中，一些算法由于其易于实现而已经具有工业应用，即扰动和观察（PO&）、爬山（HC）和增量电导（INC）算法（Durusu等人，2014a; de Brito等人，2013; Rathod等人， 2014年）。这些算法的功能是将最大功率从光伏电源转移到直流负载。这可以通过在光伏电源和DC负载之间插入DC-DC转换器来实现这种算法在DC-DC升压或降压转换器的电子控制电路上实现。因此，当DC-DC转换器的输出阻抗与DC负载相当时，实现最大功率到负载的传输为此，转换器输出阻抗可以根据辐照度的值通过控制信号的占空比来调制。在文献中，大多数MPPT算法没有考虑光伏电源的固有参数的变化，例如串联电阻和反向饱和电流（deBrito等人，2013;Rathod等人，2014年）。然而，已经表明这些固有参数密切依赖于天气条件（Dandoussou等人， 2015年）。本文的主要目的是比较MPPT算法的可靠性，不考虑晶体硅光伏组件的串联电阻的变化，那些考虑到他们在多变的天气条件下。事实上，如上所述，MPPT技术通常在实验室条件下实施，其中天气条件（辐照度和温度）由实验室设备产生和控制。这些以前的工作没有考虑光伏组件在正常工作条件（NOC）下提交时光伏参数的变化2. MPPT算法2.1. 扰动观察算法P O算法是唯一一个在市场上实现和销售的算法其原理是扰动光伏组件的输出电压或电流，同时观察输出功率实际上，该技术在检查P-V特性中功率相对于电压的微分系数（dPpv/dVpv）的符号的同时搜索最大功率点（MPP）不幸的是，稳态总是不稳定的（Alsadi和Alsayid，2012;Saxena和Gupta，2014）。根据光伏组件的Fig. 1. P–V characteristic of a PVA. Dandoussou等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）213215=图二. P O算法的流程图。- 当dP pv/dV pv为0时，工作点与MPP重合。- 当dPpv<$dVpv> 0时，工作点位于MPP的左侧。因此，应增加电压，直至达到MPP。- 当dPpv<$dVpv<0时，工作点位于MPP的右侧。因此，应降低电压，直至达到MPP。在这项研究中，Matlab®环境被用来模拟结果。事实上，Matlab®是计算机辅助设计和研究工作中最常用的软件。图2显示了该算法的流程图，图3显示了其Matlab®/Simulink®流程图。模拟结果将在第4节中显示。2.2. 爬山算法该算法使用输出功率相对于电压或电流的导数的符号（Alsadi和Alsayid，2012;Saxena和Gupta，2014）。- 当dPpv/dVpv >0时，占空比D应增加步长ΔD。- 当dPpv/dVpv <0时，占空比D应减小步长ΔD。图4显示了算法的流程图，图5显示了其Matlab®/Simulink®流程图。模拟结果将在第4节中显示。216A. Dandoussou等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）213图三. P O算法的Matlab®/Simulink®见图4。爬山算法的流程图。2.3. 的电导增量法该方法还基于输出功率相对于电压的导数它减少了在P O方法中观察到的振荡实际上，它在检查增量电导的符号（dIpv/dVpv）时搜索MPP然而，在较低的辐照下，很难找到MPP。dPpv<$dVpv=d（VpvIpv）<$dVpv=Ipv+VpvdIpv <$dVpv（1）A. Dandoussou等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）213217−=−−=||图五.爬山算法的Matlab®/Simulink®- 当dIpv<$dVpvIpv <$Vpv时，工作点与MPP重合。- 当dIpv<$dVpv>Ipv <$Vpv时，工作点位于MPP的左侧。占空比D应减小一个步长Δ D。- 当dIpv<$dVpv

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