基于线性化I-V特性的MPPT控制器优化

I-V特性是电压、隔离水平和温度的函数^[37-39]。从这些特性出发，MPPT控制器设计的一些重要性质可以解释如下：

1）光伏阵列包括两个工作段。在I-V特性曲线中，有一段是恒定电压段，另一段是恒定电流段。因此，每一段的I-V特性均可近似为一个线性函数，即有

式中 m——光伏阵列的输出电导。

m在恒定电流段很小，因此光伏阵列表现为高负输出阻抗。另一方面，它在恒定电压段表现为低负输出阻抗。使用不同的系数m和b可以实现同样的线性化。图1.22所示为一个具有两段近似线性的典型I-V曲线。

图1.22 一个带有线性化函数的典型I-V曲线

2）MPP出现在特性曲线的拐点处，即V_P=V_PM。斜率在恒定电流段为正（V_P＜V_PM），在恒定电压段为负（V_P＞V_PM）。使用式（1.27），dP_PV/dV_P变为(https://www.xing528.com)

3）为了将工作点移动至零斜率点处，如果光伏阵列是由电流控制的，在正斜率时I_P应该减小，在负斜率时I_P应该增大。因此，可以通过将工作点移动到零斜率点来跟踪MPP。为了实现电流控制，可以采用DC-DC变换器，即一个升压变换器。从升压变换器的输入端可得

I_P等于处于稳定状态的变换器电流（I_C）。因此，通过调整I_C可以将工作点移到MPP处。

4）图1.23给出了一种采用电流模式控制跟踪MPP的MPPT控制器。MPPT控制器和电流控制器是以上述特性与式（1.29）为基础的。

在这个控制器中，首先要测量光伏阵列的电压和电流，随后再计算功率和斜率。在稳定状态下，光伏电流等于变换器的电流。因此，根据斜率（dP_PV/dV_P）的符号，令参考电流I_MPP增大或者减小，以便将工作点移动至零斜率点。