太阳能最大功率跟踪技术的研究

－２７６－河南科学第２６卷第３期的温度最高．图２中，曲线１的光强最弱，曲线３的光强最强．可以看到，在一定光强下，功率随温度上升而下降，在一定温度下，功率随光强增加而增大．由于外界环境的变化是随机的，Ｐ－Ｖ曲线是多条漂移未知的曲线，不能通过一个固定的传递函数确定最大功率点，只能依据功率变化趋势跟踪最大功率．

太阳能电池阵列输出功率表达式为：

Ｐ＝ＶＩ．

从图１可知，当ｄＰ＝０时，可以求得最大功率点．图３中，是针对一定的太阳能电池在一定的光照和温度条件下的设计思想框图，调节对象为太阳能电池阵列．Ｕｉ为太阳能电池的输入电压，Ｐｉ为太阳能电池的输出功率．Ｕ０为初始电压．!Ｕｉ为电压变化量．Ｋ１为预置的初始步长，Ｋ２为可调变量．符号函数解决最大功率点两边曲线斜率方向不同的问题．此回路仅需要一个乘法器和一个除法器，设计结构简单．

图３主要以太阳能电池Ｐ－Ｖ曲线的斜率为变

量，然后求得下一次采样电压的变化量!Ｕｉ．首先

对太阳能电池进行建模，由Ｐ＝Ｖ×Ｉ求得输出功率和

输出电压的关系Ｐｉ＝ｆ（ｕｉ）．滞后环节求出第（ｉ－１）

时刻的功率Ｐｉ－１，算出功率的变化量!Ｐｉ．通过除

法环节求出第ｉ时刻的斜率变化，然后依据自适应

搜索算法求出自适应搜索因子Ｋ２．由初始步长

Ｋ１，自适应搜索因子Ｋ２和!Ｕｉ符号函数求得!Ｕｉ，

从而可以得到第（ｉ＋１）时刻的电压!Ｕｉ＋１．依据此思

找到最大功率．想，直到求得ｄＰ＝０，２．１流程图分析（１）图３自适应搜索算法控制框图Ｆｉｇ．３Ｄｉａｇｒａｍｏｆａｄａｐｔｉｖｅｓｅａｒｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ

由公式１和图１可知：

系统运行在最大功率左边．当ｄＰ＞０，当ｄＰ＜０，系统运行在最大功率右边．当ｄＰ＝０时，系统运行在最大功率点．利用以上条件，在相邻的时间间隔第（ｉ－１）时刻和第ｉ时刻分别采样太阳能电池阵列的电压与电流，则斜率ｄＰ可以表达为：（ｉ）－Ｐ（ｉ－１），ｉ）＝Ｐ（２）!Ｖ其中：

Ｐ（ｉ）＝Ｖ（ｉ）×（Ｉｉ）．（３）

通过不断调节!Ｕ直到!Ｐ＝０．图４为本设计采用的自适应搜索算法的最大功率跟踪的软件流程图．

图中，控制对象是太阳能电池阵列，首先设定初始的步长Ｋ１，监测第ｉ时刻太阳能电池阵列的电压和电流，依据公式Ｐ＝Ｖ×Ｉ求出第ｉ时刻功率，从而得到第ｉ时刻和第（ｉ－１）时刻的电压变化量!Ｕｉ和功率变化量!Ｐｉ．判断!Ｕｉ是否为０，若!Ｕｉ＝０，则继续返回采样第（ｉ＋１）时刻太阳能电池阵列的电压和电流．若!Ｕｉ≠０，求出Ｐ－Ｖ曲线的斜率!Ｐｉ，判断的绝对值是否小于设定的精度Ｅ，如果斜率变化量的绝对值!Ｐｉ＜Ｅ，认为找ｉｉ

到最大功率点，继续返回采样第（ｉ＋１）时刻太阳能电池阵列的电压和电流．如果!Ｐｉ≥Ｅ，认为没有找到最ｉ