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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)與生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，大力發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為當(dāng)今世界的必然趨勢(shì)。太陽(yáng)能作為取之不盡、清潔干凈的資源，已成為世界各國(guó)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。光伏發(fā)電具有技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)化程度高的特點(diǎn)，受到世界各國(guó)的高度關(guān)注和重視。

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，而離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分為戶用型和非戶用型。戶用離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)非常適合為我國(guó)西藏等偏遠(yuǎn)地區(qū)居民提供日常所需用電。隨著戶用離網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能控制器得到廣泛應(yīng)用。

太陽(yáng)能控制器是光伏供電系統(tǒng)的核心控制部分，為提高光伏系統(tǒng)的整體發(fā)電效率，就需要進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）。在太陽(yáng)輻照度發(fā)生劇烈變化時(shí)，傳統(tǒng)電導(dǎo)增量法具有較好的跟蹤速度，但在穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出功率波動(dòng)較大，不利于穩(wěn)定供電；數(shù)字PID控制法在太陽(yáng)輻照度變化不大的情況下，具有較好的跟蹤精度，但在太陽(yáng)輻照度發(fā)生劇烈變化時(shí)，跟蹤響應(yīng)速度較慢，在跟蹤最大功率點(diǎn)的過程中，造成較大的功率損失。

因此，需要提出能夠結(jié)合前兩種控制法的優(yōu)點(diǎn)、具有較快的跟蹤速度和較高的穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，并且能夠適應(yīng)復(fù)雜多變工作環(huán)境的MPPT控制算法。

針對(duì)以上問題，四川大學(xué)電氣信息學(xué)院的研究人員陳浩、張代潤(rùn)，設(shè)計(jì)了工作在恒壓模式和最大功率點(diǎn)跟蹤模式的戶用離網(wǎng)型太陽(yáng)能控制器。他們?cè)趥鹘y(tǒng)電導(dǎo)增量法的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法，并設(shè)計(jì)了基于Buck電路的變結(jié)構(gòu)滑模控制器。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

通過仿真驗(yàn)證，該太陽(yáng)能控制器在太陽(yáng)輻照度發(fā)生劇烈變化時(shí)仍能快速、準(zhǔn)確地跟蹤最大功率點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)電導(dǎo)增量法的振蕩問題以及PID控制算法跟蹤速度慢的問題。

圖9 改進(jìn)的MPPT算法流程圖

研究結(jié)果指出，當(dāng)太陽(yáng)能控制器工作在恒壓模式時(shí)，采用變結(jié)構(gòu)滑模控制策略，無論太陽(yáng)輻照度發(fā)生變化還是負(fù)載發(fā)生變化，太陽(yáng)能控制器的輸出電壓都能穩(wěn)定地保持在42V，系統(tǒng)具有良好的魯棒性，從而能夠很好地保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)其使用壽命。

目前，該成果已經(jīng)發(fā)表在2019年第9期《電氣技術(shù)》雜志上，論文標(biāo)題為“基于恒壓/最大功率點(diǎn)跟蹤的戶用離網(wǎng)型太陽(yáng)能控制器仿真研究”。