文档介绍：硕士学位论文
(2010 届)

光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实
现
The Algorithm Research of Photovoltaic System
Maximum Power Point Tracking and its Implementation

研究生姓名黄克亚
指导教师姓名李文石
专业名称集成电路工程
研究方向光伏技术应用
论文提交日期 2010 年 11 月
光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现中文摘要
光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现
中文摘要
太阳能光伏发电是新能源研究的热点之一。本论文以太阳能光伏发电系统为研
究对象,以获取太阳能电池的最大功率为目标,基于比较已知的最大功率点跟踪
(MPPT)算法,构造验证用的单片机系统,既深化理解了光生伏特效应,又体会
到优秀算法对于绿色设计的技术贡献。
基于 Matlab 环境,应用 Simulink 嵌入函数,建立光伏电池模型,分析光伏电
池的 I-V 和 P-V 特性;抽象出 Boost 电路模型,结合两个模型仿真验证了光伏系统
MPPT 的基本原理。
比较了 3 种经典的最大功率点跟踪算法(扰动观察法、电导增量法和模糊控制
法)。针对前两种算法,自变量扫描(本质是调 V)采用 3 种占空比步长(小、中、
大),训练了 2 个关键因变量(跟综延迟与功率波动),仿真结果显示:电导增量法
性能稍优于扰动观察法,但是跟踪步长的大小都影响了系统的动态和稳态性能,而
且较难找到平衡点。
重点讨论了基于模糊控制的 MPPT 算法,关键技术是借助人工神经网络法,由
实测数据生成模糊控制规则。仿真对比前面两种算法,得知模糊控制具有更好的动
态和稳态性能(跟综延迟与功率波动分别缩减了 %和 %)。
具体构造单片机小系统,成功验证了扰动观察法,准确地找到最大功率点;分
析了基于模糊控制 MPPT 算法软硬件实现的技术可行性。
仿真研究表明,复杂的模糊控制 MPPT 算法的性能,的确优于扰动观察法和电
导增量法;软硬件实现可知,简单的算法例如扰动观察法容易实现。
本工作尝试为加速光伏发电 MPPT 的微电子系统集成积累素材与基础。

关键字:光伏发电,最大功率点跟踪(MPPT),Boost,模糊控制,单片机

作者:黄克亚
指导老师:李文石
I
Abstract The Algorithm Research of PV System MPPT and its
Implementation
The Algorithm Research of Photovoltaic System
Maximum Power Point Tracking and its Implementation
Abstract
Solar photovoltaic system has e one of the hot fields in new energy
research. In this paper, in order to obtain the maximum power of solar cells,
photovoltaic systems were discussed and analyzed. paring the known
maximum power point tracking (MPPT) algorithms, micro-controller-unit system for
verifying was built. Consequently, we have deepened the understanding the effect
of photovoltaic and appreciated the excellent algorithm technology for the
contribution of green design.
The model of photovoltaic cells was established by using Simulink embedded
function in Matlab, the I-V and the P-V characteristics of photovoltaic cells were
analyzed. Besides, the circuit model of Boost for research MPPT was abstracted.
By bi