中国矿业大学电气与动力工程学院 李华清 马草原

中国矿业大学信息与控制工程学院 宁新匡

中国矿业大学电气与动力工程学院 潘可欣

0 引言

太阳能作为一种可再生能源，取之不尽，用之不竭，是世界上公认的绿色能源[1]。随着太阳能技术应用的普及，光伏发电技术的发展亦势不可挡，目前已经形成了较为完整的产业链[2]。光伏电池属于非线性元件，在研究其输出特性时不能通过电压源或者电流源对其进行建模仿真[3]。

近年来许多学者对光伏电池的输出特性进行了研究，这些模型主要基于光伏电池的输出特性、物理机制建模[4]，只能针对一些特定情况，在研究输出功率特性时缺乏通用性，过于理想化，不适合于工程应用。在此，该文基于最大功率点追踪技术（MPPT）[5]对光伏电池做了数学建模，根据Buck电路的直接占空比数学模型，对直接占空比扰动观察法做了改进[6]，提出了一种基于功率前馈的变步长直接占空比扰动观察法，并使用Matlab中的Simulink模块对其进行了特性仿真[7]，并分析了该算法的优势之处。

1 光伏电池等效电路和工用数学模型

光伏电池作为非线性直流电源，一般通用的等效电路模型是如图1所示的单二极管模型。

图1 光伏电池等效模型

1.1 光伏电池的工程实用模型

根据电路理论，结合工程模型的实用性要求，以下面两个理想条件为前提并结合光电池的出厂参数建立工程数学模型[8]。

由上述条件：

式中：IPV为光伏电池工作电流；UPV为光伏电池工作电压；……