本發(fā)明涉及一種基于等功率曲線法的多峰值MPPT算法。

背景技術(shù)：

光伏系統(tǒng)在實(shí)際工作中，復(fù)雜的環(huán)境因素產(chǎn)生的局部陰影通常使得光伏陣列的電流-電壓(I-V)特性曲線變成階梯狀，功率-電壓(P-V)特性曲線呈現(xiàn)出多峰值。而傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)方法^]如爬山法、電導(dǎo)增量法、擾動觀察法等，通常都是對單峰值曲線中的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，針對多峰值曲線，由于無法精確地跟蹤到全局最大功率點(diǎn)(global maximum power point,GMPP)，使系統(tǒng)陷入局部極值而導(dǎo)致跟蹤失敗，最終導(dǎo)致光伏陣列的輸出功率顯著降低。如有文獻(xiàn)提出的粒子群優(yōu)化算法本質(zhì)上說是一種全局掃描法，但對于粒子群以及合理的步長選擇卻不易實(shí)現(xiàn)，如粒子群范圍選擇的太小或掃描步長太大，會遺漏全局最大功率點(diǎn)，反之，若粒子群范圍選擇太大或步長太小則使得整個系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。有文獻(xiàn)提出的一種PSO方法雖然收斂速度很快而且能準(zhǔn)確跟蹤到全局最大功率點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中會出現(xiàn)反復(fù)震蕩的現(xiàn)象，為解決該問題，通常需要增加特定的硬件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對功率的穩(wěn)定輸出，顯然，增大了成本以及系統(tǒng)的繁雜性。另有文獻(xiàn)提出的當(dāng)陰影發(fā)生變化時，迅速增大光伏陣列參考電壓的給定值來重新實(shí)現(xiàn)對GMPP的跟蹤，該方法與傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤法相比有了很好的改進(jìn)。對于多峰值MPPT算法的研究一直是近年來的熱點(diǎn)問題，已經(jīng)涌現(xiàn)出很多研究成果來實(shí)現(xiàn)對多峰值最大功率點(diǎn)的跟蹤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有在不同陰影模式下的優(yōu)越性及可行性的基于等功率曲線法的多峰值MPPT算法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于等功率曲線法的多峰值MPPT算法，其特征是：包括下列步驟：

第一步:首先采用與普通單峰值MPPT跟蹤算法相同的步驟，找到任意一個LMPP，同時記錄該局部最大功率點(diǎn)對應(yīng)的三個重要參數(shù)P_M1、U_M1、I_M1，此時系統(tǒng)默認(rèn)P_max＝P_M1為最大功率點(diǎn)；

第二步：從I-V特性曲線的另一側(cè)分別掃描得到每一個局部峰值點(diǎn)對應(yīng)的功率值P_M2、P_M3、P_M4......，依次與第一步中的最大功率點(diǎn)進(jìn)行比較，若此時P_M2≥P_M1，則此時P_max＝P_M2，反之，最大功率點(diǎn)不改變，為P_max＝P_M1，以此類推，直到確定全局最大功率點(diǎn)。

所述的基于等功率曲線法的多峰值MPPT算法，具體步驟為：首先畫出第一最大功率點(diǎn)“MPP1”的功率P_M1的等功率曲線A，曲線A左下方的功率輸出值均小于P_M1，全局最大功率點(diǎn)一定落在了曲線A的右上區(qū)域；

將電壓的初始值取得盡可能小，取電壓的初始值U₁＝δ，短路電流略大于工作電流I₁，將U_n+1＝P_m/I_n作為下一個工作點(diǎn)的取值，其中P_m為功率最大值，I_n為對應(yīng)的電流值，U_n+1為第n+1步的工作電壓；由條件I₃>I₁及U_n+1＝P_m/I_n可得U₃>U₂，P_M1>P₂，當(dāng)電壓繼續(xù)增大，到達(dá)工作點(diǎn)“3”，此時功率P₃＝P_M1，然后繼續(xù)增加電壓，找到新的最大功率點(diǎn)“MPP2”，同時記錄此時的功率P_M2、電壓U_M2、電流I_M2；將兩次搜尋到的最大功率值相比較，若此時P_M2≥P_M1，則此時的最大功率點(diǎn)P_max＝P_M2；電壓繼續(xù)增大δ，直到工作點(diǎn)“4”，依然按照U_n+1＝P_m/I_n確定再下一個工作點(diǎn)處的參數(shù)功率P₅、電壓U₅、電流I₅；由于P_M2≥P₅，因此電壓需要繼續(xù)增加，直到工作點(diǎn)“6”，此時功率P₆＝P_M2，繼續(xù)增大電壓，找到新的最大功率點(diǎn)“MPP3”；相鄰局部最大功率點(diǎn)之間至少相差一個U_MPP；U_MPP代表光伏組件在該環(huán)境下的最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓值；令d＝U_MPP，則該多峰值MPPT算法終止的條件為U>U_M1-d。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)MPPT算法不能實(shí)現(xiàn)的多峰值最大功率點(diǎn)跟蹤，能夠針對兩峰值及多峰值功率輸出曲線進(jìn)行全局MPP跟蹤，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)光伏陣列處于局部陰影遮擋或光照強(qiáng)度發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地鎖定到新的最大功率點(diǎn)，并穩(wěn)定輸出最大功率。

本發(fā)明算法工作效率很高，與傳統(tǒng)算法相比其結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率明顯增加，驗(yàn)證了算法的有效性，大大提高了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，對光伏系統(tǒng)的運(yùn)行具有實(shí)際參考價值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是光伏電池等效電路圖。

圖2是陰影遮擋條件下組件串并聯(lián)模型搭建示意圖。

圖3是不同光照下的I-V曲線示意圖。

圖4是不同光照下的P-V曲線示意圖。

圖5是光伏陣列中任意一條支路結(jié)構(gòu)圖。

圖6是光伏陣列P-V輸出特性曲線示意圖。

圖7是光伏陣列I-V輸出特性曲線示意圖。

圖8、圖9是組件序列二種輸出特性曲線示意圖。

圖10是等功率曲線掃描法的實(shí)現(xiàn)過程示意圖。

圖11是光伏陣列的P-U-I三維輸出波形示意圖。

圖12是等功率曲線算法流程圖。

圖13是雙峰值系統(tǒng)模型搭建示意圖。

圖14是雙峰值光伏陣列P-V輸出曲線示意圖。

圖15是雙峰值等功率算法功率輸出-等功率曲線追蹤結(jié)果示意圖。

圖16是雙峰值等功率算法功率輸出-全局最大功率點(diǎn)搜尋過程示意圖。

圖17是三峰值模型搭建示意圖。

圖18是三峰值PWM波生成模塊示意圖。

圖19是三峰值光伏陣列輸出特性示意圖。

圖20是三峰值等功率算法功率輸出-等功率曲線追蹤結(jié)果示意圖。

圖21是三峰值等功率算法功率輸出-全局最大功率點(diǎn)搜尋過程示意圖。

具體實(shí)施方式

1光伏陣列建模

1.1數(shù)學(xué)模型

如圖1所示為光伏電池的等效電路，根據(jù)電路理論得到光伏電池電流與電壓的關(guān)系方程：

式中，I₀二極管的反向飽和電流；R_S等效后的串聯(lián)電阻；R_p等效后的并聯(lián)電阻；I_ph等效光電流；q電荷常量，值為q＝1.602×10^-19C；n二極管的理想因子，滿足(1≤n≤2)；T光伏電池的表面溫度；k＝1.381×10^-23J/K玻爾茲曼常數(shù)；N_s串聯(lián)的光伏電池?cái)?shù)目。

V為光伏陣列輸出電壓。

1.1.1開路狀態(tài)

對于開路狀態(tài)，在標(biāo)準(zhǔn)的測試條件下，此時的二極管電壓恰好滿足等式：V_d＝V_ocn，此時的開路電壓也僅僅與光伏電池本身的溫度有關(guān)，從而得到任意溫度情況下的開路電壓：

V_oc：V_oc＝K_V(T-T_ref)+V_ocn (2)

V_oc為開路電壓；

K_V為溫度比例系數(shù)；

T為光伏陣列溫度；

T_ref＝298.15℉，T_ref參考溫度；

V_ocn為二極管兩端電壓值。

1.1.2短路狀態(tài)

對于短路狀態(tài)，為了得到任意光照強(qiáng)度下的光電流I_ph，需將流經(jīng)等效電阻的電流I_p和二極管的電流I_d略去，此時I_ph為：

S實(shí)際光照強(qiáng)度；

S_ref參考光照強(qiáng)度；

I_ph為任意光照強(qiáng)度下的光電流；

K1為溫度比例系數(shù)；

T_ref＝298.15℉，T_ref參考溫度。

式中S實(shí)際光照強(qiáng)度；S_ref參考光照強(qiáng)度；T_ref＝298.15℉，T_ref參考溫度。

1.1.3二極管理想因子及反向飽和電流

對于二極管的理想因子n，本文直接給出n＝1.4。溫度對反向飽和電流的影響I₀由(4)式給出：

E_g＝1.12eV，為電荷常數(shù)；

I_0n標(biāo)準(zhǔn)情況下測得的二極管反向飽和電流；

n為二極管的理想因子；

K為比例常數(shù)；

I₀為反向飽和電流；

T為光伏陣列溫度；

T_ref＝298.15℉，T_ref參考溫度。

式中，E_g＝1.12eV；I_0n標(biāo)準(zhǔn)情況下測得的二極管反向飽和電流，由式子(5)給出：

I_0n標(biāo)準(zhǔn)情況下測得的二極管反向飽和電流；

n為二極管的理想因子；

V_ocn為二極管承受反向飽和電流時對應(yīng)的最大電壓；

I_scn為二極管承受反向飽和電流時對應(yīng)的最大電流；

k為比例常數(shù)；

q電荷常量，值為q＝1.602×10^-19C；

Ns光伏陣列個數(shù)。

1.1.4最大功率點(diǎn)

由式子(1)可推出最大功率：

P_max為最大功率點(diǎn)；

V_m為最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓；

I_m為最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電流；

n為二極管的理想因子；

K為比例常數(shù)；

I₀為反向飽和電流；

T為光伏陣列溫度；

I_ph為與光伏電池面積、入射光輻照度成正比的光生電流；

R_S為光伏組件等效串聯(lián)電阻；

R_P為光伏組件等效并聯(lián)電阻。

式中V_m、I_m最大功率點(diǎn)P_max(maximum power point,MPP)對應(yīng)的電壓和電流。由式子(6)得到R_s與R_p之間的關(guān)系如下：

R_S為光伏組件等效串聯(lián)電阻；

R_P為光伏組件等效并聯(lián)電阻；

V_mn最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓；

P_maxn最大功率；

N_s串聯(lián)的光伏電池?cái)?shù)目。

I_0n標(biāo)準(zhǔn)情況下測得的二極管反向飽和電流；

n為二極管的理想因子；

k為比例常數(shù)；

T_ref＝298.15℉，T_ref參考溫度；

q電荷常量，值為q＝1.602×10^-19C；

I_scn為二極管承受反向飽和電流時對應(yīng)的最大電流。

由(7)式易得，每一個R_s都存在一個R_p與之相對應(yīng)，且僅有一組電阻滿足P_max＝P_maxn，說明了所搭建模型的最大功率點(diǎn)要與實(shí)際給定的光伏電池相吻合，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，對于不同的光伏電池這種關(guān)系不存在，其參數(shù)取決于制作工藝和條件。

1.1.5模型搭建

本文采用浙江昱輝陽光(ReneSola)提供的光伏電池，具體參數(shù)如表1給出，圖2為陰影遮擋條件下搭建的光伏陣列仿真模型。

圖3、圖4中光照條件為200W/m²、400W/m²、600W/m²、800W/m²、1000W/m²時的I-V、P-V特性曲線輸出。

表1 光伏電池參數(shù)

2陰影條件下輸出特性的分析

廠家給與的測試條件通常為標(biāo)準(zhǔn)情況下的環(huán)境因素(S＝1000W/m²，T＝25℃)，具體參數(shù)如表1所示。圖5為光伏陣列任意一條支路的結(jié)構(gòu)圖，其中M₁、M₂、M₃～M_n串聯(lián)組成一條支路，支路上端的D_b阻塞二極管，當(dāng)支路輸出電壓過低、電流發(fā)生倒流時D_b起到保護(hù)組件的作用。D₁～D_n旁路二極管，用來避免熱斑效應(yīng)對光伏組件的損壞。

由I-V輸出特性可得：當(dāng)任意一條串聯(lián)支路中的組件受到局部陰影的影響時，必將導(dǎo)致該組件的短路電流I_sc降低，此時，當(dāng)負(fù)載較小時，各個組件都滿足正常的工作條件，對外輸出功率，旁路二極管沒有電流通過；但當(dāng)負(fù)載較大時，假如I>I_SC1，同時I<I_SC2，I<I_SC3，...I<I_SCn，則會出現(xiàn)M₁不輸出功率，反而消耗功率，相當(dāng)于一個負(fù)載，此時，旁路二極管D₁承受反壓，起到保護(hù)作用，U₁<0，I_d1>0，P₁＝U₁I₁<0；當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大，就會出現(xiàn)更多組件不能正常工作，而消耗更多的功率。

本文首先對{5×5}的光伏陣列進(jìn)行研究，共有L₁、L₂、L₃、L₄、L₅5條支路，每條支路的結(jié)構(gòu)如圖5所示，各組件對應(yīng)的光照強(qiáng)度和最大功率點(diǎn)如表2所示

表2 支路情況為5條時光照強(qiáng)度及MPP

該陣列的仿真輸出I-V、P-V特性曲線如圖6、圖7所示，光伏組件在局部陰影條件下P-V為多峰值，I-V為階梯狀。由功率輸出曲線易得，當(dāng)電流較小時，支路的輸出電壓很大，此時各個支路均有功率輸出；當(dāng)電流較大時，支路的輸出電壓很小，此時有些支路不輸出功率，而是消耗功率。

由于支路處于不同的陰影下，輸出的P-V特性曲線不同，對應(yīng)的MPP也不同，雖然多條支路并聯(lián)后電壓相同，但卻不能保證每條支路恰好同時工作在最大功率點(diǎn)上，傳統(tǒng)MPPT算法是對整體輸出進(jìn)行跟蹤，忽略了支路并聯(lián)時造成的功率損耗。

為進(jìn)一步研究局部陰影下的輸出特性，本文采用的光伏陣列由10×100個模塊串并聯(lián)組成，每條串聯(lián)的支路n＝10，并聯(lián)支路m＝100。按照光照的不同，將PV陣列分為5個組群(G₁～G₅)，從5個組群中分別選取一個組件進(jìn)行分析，光伏陣列光照情況：①無遮擋時：S＝1000W/m²，②有遮擋時：S＝600W/m²。表3為組件的參數(shù)方案表，其中N₁代表標(biāo)準(zhǔn)光照下的組數(shù)，N₂代表陰影遮擋下的組數(shù)，仿真參數(shù)依然選用表1中的電池參數(shù)，仿真結(jié)果如圖8、圖9所示。

表3 組件序列陰影遮擋方案表

針對表3中的參數(shù)，圖8、9中的仿真曲線a、b、c、d、e分別對應(yīng)于光伏陣列中的組群G₁～G₅，由仿真結(jié)果得出光伏組件處于不同光強(qiáng)下開路電壓與短路電流相同。雖然光照強(qiáng)度對單個光伏模組的開路電壓、短路電流沒有影響，但當(dāng)光伏模組中有不同數(shù)量的組件受到局部陰影影響時，會產(chǎn)生大小不同的電流，此時的旁路二極管D_n會在不同時間導(dǎo)通，這也就形成了I-V曲線中的兩個膝行平臺以及P-V曲線中的兩個峰值。對于單條支路串聯(lián)的光伏電池?cái)?shù)均為10個，當(dāng)N₂<a×n(a＝0.6)時，無陰影遮擋區(qū)的組件處于最大功率點(diǎn)；當(dāng)N₂＝a×n，遮擋區(qū)與非遮擋區(qū)輸出的最大功率幾乎一致；當(dāng)N₂>a×n，陰影遮擋區(qū)處于最大功率點(diǎn)；隨著陰影區(qū)域的增大，整個組件損失的功率也增大，以上分析可得：針對局部陰影條件下MPP的判斷，首先依據(jù)遮擋模式大致確定MPP的位置，然后運(yùn)用傳統(tǒng)單峰值MPPT算法進(jìn)行控制，從而解決了將功率極大值誤判為全局最大值的問題。

3多峰值MPPT

針對上述提出的問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種解決方案，其中掃描法是應(yīng)用比較廣泛的一種算法，該方法是對整個光伏陣列的輸出特性曲線進(jìn)行掃描，直到找到GMPP。由于需要不間斷的對非最大功率區(qū)域進(jìn)行掃描，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行速度下降、功率損耗增加。本文基于現(xiàn)有多峰值MPPT算法研究的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的全局掃測法—等功率曲線掃描法。

3.1基于等功率曲線法的多峰值MPPT算法

3.1.1等功率曲線法的原理

等功率曲線法的思想源于對幾種常規(guī)全局掃描法的分析，該思想主要包括以下兩步：

第一步:首先采用與普通單峰值MPPT跟蹤算法相同的步驟，找到任意一個LMPP，同時記錄該局部最大功率點(diǎn)對應(yīng)的三個重要參數(shù)(P_M1，U_M1，I_M1)，此時系統(tǒng)默認(rèn)P_max＝P_M1為最大功率點(diǎn)。

第二步：從I-V特性曲線的另一側(cè)分別掃描得到每一個局部峰值點(diǎn)對應(yīng)的功率值P_M2、P_M3、P_M4......，依次與第一步中的最大功率點(diǎn)進(jìn)行比較，若此時P_M2≥P_M1，則此時P_max＝P_M2，反之，最大功率點(diǎn)不改變，為P_max＝P_M1，以此類推，直到確定全局最大功率點(diǎn)。

雖然功率掃描法能精確地找到GMPP，但不可避免在非MPP點(diǎn)處不斷采樣搜尋，降低了整個系統(tǒng)的運(yùn)行速度。為了降低非最大功率點(diǎn)處的采樣時間，提出了等功率曲線法的思想。如圖10所示，首先畫出P_M1的等功率曲線A，顯然，曲線A左下方的功率輸出值均小于P_M1，全局最大功率點(diǎn)一定落在了曲線A的右上區(qū)域。將第二步中電壓的初始值取得盡可能小，不妨取U₁＝δ，短路電流略大于工作電流I₁，將U_n+1＝P_m/I_n作為下一個工作點(diǎn)的取值，其中P_m為功率最大值，I_n為對應(yīng)的電流值，U_n+1為第n+1步的工作電壓。由條件I₃>I₁及U_n+1＝P_m/I_n可得U₃>U₂，P_M1>P₂，當(dāng)電壓繼續(xù)增大，到達(dá)“3”，此時P₃＝P_M1，然后繼續(xù)增加電壓，找到新的最大功率點(diǎn)“MPP2”，同時記錄此時的(P_M2，U_M2，I_M2)。將兩次搜尋到的最大功率值相比較，若此時P_M2≥P_M1，則此時的最大功率點(diǎn)P_max＝P_M2。電壓繼續(xù)增大δ，直到“4”，依然按照U_n+1＝P_m/I_n確定工作點(diǎn)“5”處的參數(shù)(P₅，U₅，I₅)。由于P_M2≥P₅，因此電壓需要繼續(xù)增加，直到“6”，此時P₆＝P_M2，繼續(xù)增大電壓，找到新的最大功率點(diǎn)“MPP3”。由圖10得到相鄰局部最大功率點(diǎn)之間至少相差一個U_MPP(U_MPP代表光伏組件在該環(huán)境下的最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓值)，令d＝U_MPP，則該多峰值MPPT算法終止的條件為U>U_M1-d。

仍以昱輝陽光RSL150W光伏電池為例，設(shè)定光照范圍S＝200～1000W/m²，T＝25℃，光伏陣列為2×5。如圖11為P-U-I三維輸出曲線，串聯(lián)5個單塊電池的電壓范圍為71～108V，則單塊電池的U_MPP的波動范圍為14.2～21.6V，因此d的取值即為14V。

3.1.2等功率曲線算法流程圖

圖12為等功率曲線法在全局掃描法中的具體實(shí)現(xiàn)步驟，包含最大功率點(diǎn)跟蹤的兩個主要部分：①：首先以開路側(cè)電壓為出發(fā)點(diǎn)搜尋到第一個最大功率點(diǎn)MPP1并記錄保存；②：從短路電流側(cè)依次掃描搜尋，記錄每一個局部峰值點(diǎn)，然后相互比較，最終確定全局最大功率點(diǎn)。3.1.3模型搭建及仿真分析

根據(jù)上述理論分析及控制算法框圖，首先利用Matlab軟件在Simulink環(huán)境下搭建雙峰值仿真模型如圖13所示，在2×1的光伏陣列中光伏陣列的參數(shù)分別設(shè)置為：U_OC＝175.9V、U_m＝143.6V、I_SC＝4.75A、I_m＝4.25A。參數(shù)設(shè)定：PV1光伏陣列光照強(qiáng)度S＝1000W/m²；PV2的部分光伏組件在0.5s時進(jìn)行遮擋，由S＝1000W/m²突變?yōu)镾＝600W/m²。，如圖14所示，光伏陣列P-V特性曲線由曲線ⅰ變?yōu)榍€ⅱ，光伏陣列的最大功率點(diǎn)由PM1變?yōu)镻M2，若最大功率點(diǎn)的跟蹤過程未采用全局搜索方式，則搜尋過程很可能陷于局部峰值點(diǎn)，造成功率損失，采用了GMPPT算法的仿真結(jié)果如圖15、16所示。

圖15可以看出，等功率曲線掃描法0.53s時在開路電壓的左側(cè)搜尋到第一個局部峰值點(diǎn)后，繼續(xù)掃描，在0.6s時搜尋到了第二個峰值點(diǎn)，兩者進(jìn)行比較，確定全局最大功率點(diǎn)，最后穩(wěn)定輸出，由圖16最大功率輸出曲線也能直觀看出，首先搜尋到第一個局部峰值點(diǎn)(PM2：325W)后，繼續(xù)搜尋，找到了第二個局部峰值點(diǎn)(PM1：375W)，兩者比較后，確定全局最大功率點(diǎn)為(PM1：375W)，在0.7s后穩(wěn)定輸出最大功率(U_MPP＝136.4V，P_MPP＝375W)驗(yàn)證了該控制算法的穩(wěn)定性及有效性。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證該算法的優(yōu)越性，搭建功率輸出為三峰值的系統(tǒng)模型，如圖17所示，在3×1的光伏陣列中光伏陣列的參數(shù)分別設(shè)置為：U_OC＝211.6V、U_m＝157.5V、I_SC＝4.75A、I_m＝4.25A。

在0.3s時，將PV2的部分光伏陣列進(jìn)行遮擋，光照強(qiáng)度由S＝1000W/m²突變?yōu)镾＝600W/m²；在0.4s時，將PV3的部分光伏陣列進(jìn)行遮擋，光照強(qiáng)度由S＝1000W/m²突變?yōu)镾＝400W/m²，圖18為三峰值最大功率系統(tǒng)中PWM波生成模塊。

圖19為光伏陣列P-V特性曲線。由于光照的突然變化，光伏陣列的最大功率由PM1變成了PM2。

由圖20得出，基于等功率曲線的全局掃描法在0.5s時，在開路電壓的左側(cè)第一次搜尋到了局部峰值點(diǎn)，而后繼續(xù)掃描，在0.52s時，搜尋到了第二個峰值點(diǎn)，之后繼續(xù)掃描跟蹤，在0.64s時，搜尋到第三個峰值點(diǎn)，三者進(jìn)行兩兩比較，比較之后得出全局最大功率點(diǎn)，最后穩(wěn)定輸出。由圖21最大功率輸出曲線也很容易看出，首先，系統(tǒng)在穩(wěn)定后逐漸對光伏陣列進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，在搜尋到第一個局部峰值點(diǎn)后的0.06s時，記錄下此時的峰值(PM3:104W)，然后繼續(xù)搜尋，在搜尋到第二個局部峰值點(diǎn)后的0.13s時，記錄下此時的峰值點(diǎn)(PM2:215W)，兩者進(jìn)行比較，確定此時最大功率點(diǎn)為215W，并記錄輸出，而后繼續(xù)搜尋，搜尋到第3個局部峰值點(diǎn)后的0.17s記錄下此時的峰值(PM1:325W)，將此時的峰值點(diǎn)與之前保存的峰值點(diǎn)進(jìn)行比較后得出全局最大功率點(diǎn)為325W，并在0.7s后對最大功率值穩(wěn)定輸出，輸出結(jié)果驗(yàn)證了該控制算法的穩(wěn)定性及有效性。

4結(jié)論

針對傳統(tǒng)的MPPT算法會導(dǎo)致最大功率點(diǎn)的跟蹤陷入局部極大值，不能最大程度地發(fā)揮光伏陣列的輸出功率。本文提出了一種基于等功率曲線掃描法的GMPPT控制算法。

1)本文首先對光伏陣列處于不同陰影遮擋下的I-V、P-V特性曲線輸出進(jìn)行了模型搭建，由輸出特性分析得出光照強(qiáng)度、遮擋方式及陣列模式之間的聯(lián)系，為多峰最大功率點(diǎn)的跟蹤建立了良好的基礎(chǔ)。

2)在光伏陣列仿真模型的基礎(chǔ)上，搭建了一種等功率曲線GMPPT算法模型，分別對兩峰值、三峰值情況下進(jìn)行控制輸出。該算法的掃描范圍是整條特性曲線，通過比較局部峰值點(diǎn)的大小，最終確定全局最大功率點(diǎn)，由于該算法的引入，使得當(dāng)系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)較遠(yuǎn)處時系統(tǒng)能夠快速掠過非最大功率點(diǎn)。

3)該算法能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)MPPT算法不能實(shí)現(xiàn)的多峰值最大功率點(diǎn)跟蹤，能夠針對兩峰值及多峰值功率輸出曲線進(jìn)行全局MPP跟蹤，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)光伏陣列處于局部陰影遮擋或光照強(qiáng)度發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地鎖定到新的最大功率點(diǎn)，并穩(wěn)定輸出最大功率。

該算法工作效率很高，與傳統(tǒng)算法相比其結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率明顯增加，驗(yàn)證了算法的有效性，大大提高了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，對光伏系統(tǒng)的運(yùn)行具有實(shí)際參考價值。