基于MPPT最大功率跟踪算法的光伏并网发电系统simulink仿真

1.课题概述

       基于MPPT最大功率跟踪算法的光伏并网发电系统simulink仿真，包括PV模型建模(不使用simulink自带的PV模块，根据公式进行建模)，MPPT最大功率控制器，PI控制器，锁相环，逆变器等等。输出系统的收敛曲线。

 

2.系统仿真结果

上面三个波形分别表示光伏并网输出的Ipv，Upv和Ppv三个输出变量。

 

 

 

3.核心程序与模型

版本：MATLAB2022a

 

 

 

         这里，IGBT的主要功能为当电感电流断续的时候，IGBT的电流达到0后不会马上开通，由计时器在0.2ms时产生高电平触发IGBT再次开通，电感再次导通后产生上升沿，使定时器复位重新 开始计数。

 

 

 

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4.系统原理简介

       光伏发电作为一种绿色、可再生的能源转换方式，在现代能源结构中占据着越来越重要的地位。为了提高光伏发电系统的效率，最大功率点跟踪（MPPT）算法被广泛应用于光伏并网发电系统中。基于MPPT最大功率跟踪算法的光伏并网发电系统，是通过调节光伏阵列的输出电压或电流，使得光伏阵列始终工作在最大功率点（MPP）附近，从而实现光伏阵列的最大功率输出。MPPT算法能够实时跟踪光伏阵列的最大功率点，确保光伏系统在不同环境条件下都能获得最高的能量转换效率。

 

光伏阵列的输出功率公式

 

P = I * V

 

其中，P为光伏阵列的输出功率，I为光伏阵列的输出电流，V为光伏阵列的输出电压。

 

光伏阵列的模型原理如下：

 

 

 

最大功率点跟踪（MPPT）算法的数学模型

 

      常用的MPPT算法包括摄动观察法（P&O）、增量电导法（Incremental Conductance）等。以摄动观察法为例，其数学模型可表示为：

 

ΔP = P(k) - P(k-1)

 

ΔV = V(k) - V(k-1)

 

      其中，ΔP和ΔV分别为相邻两个时刻的功率变化量和电压变化量。当ΔP和ΔV的符号相同时，表示光伏阵列工作在最大功率点的左侧，需要增加电压；当ΔP和ΔV的符号不同时，表示光伏阵列工作在最大功率点的右侧，需要减小电压。通过不断调整电压，使得ΔP和ΔV的符号相同，最终实现最大功率点的跟踪。

 

基于MPPT最大功率跟踪算法的光伏并网发电系统实现过程如下：

 

光伏阵列输出电压和电流经过采样电路，转换为适合处理的电压信号。

控制芯片对采样得到的电压信号进行处理，计算出当前时刻的光伏阵列输出功率。

控制芯片根据MPPT算法，判断出当前时刻光伏阵列的工作状态，并生成相应的控制信号。

控制信号经过驱动电路放大后，驱动DC/DC变换器调整光伏阵列的输出电压或电流。

调整后的光伏阵列输出电压和电流再次经过采样电路，形成一个闭环控制系统，实现最大功率点的实时跟踪。

   系统的设计根据如下流程图进行：

 

 

 

基于MPPT最大功率跟踪算法的光伏并网发电系统具有以下优点：

 

提高光伏发电系统的效率：通过实时跟踪最大功率点，确保光伏阵列在不同环境条件下都能获得最高的能量转换效率。

增强系统的适应性：MPPT算法能够自适应地调整光伏阵列的输出电压或电流，使得系统能够适应不同光照和温度条件下的工作环境。

简化系统控制策略：通过闭环控制系统实现最大功率点的实时跟踪，无需复杂的控制策略和调整过程。