基于改進型單純形加速法的變步長MPPT控制算法:結合光伏并網系統控制特點，針對單純型加速法的不足，提出一種新的基于改進單純型最大功率點跟蹤（MPPT—Maximum Power Point Tracking）優化算法，設計在線步長調節，改變電壓收斂速度。利用PSIM仿真軟件構建通用型光伏矩陣模型，模擬任意參數的光伏陣列，動態跟蹤光照強度、環境溫度的變化，應用于單相光伏并網系統。仿真結果表明，相對于常規MPPT控制算法，結合了優化技術的變步長MPPT算法能快速準確跟蹤最大功率點，系統波動小穩定性高。
關鍵詞：光伏并網系統；改進型單純形加速法；功率跟蹤；優化算法；變步長；
光伏發電是當前利用太陽能的主要形式之一[1]，但光伏系統受外界溫度、光照強度影響顯著，導致光伏陣列不能持續工作在最大輸出功率點，降低能量轉換效率。為了提高太陽能利用率和系統穩定性，最大輸出功率追蹤（MPPT）成為非常關鍵的問題[2]。
國內外關于最大輸出功率點跟蹤算法有很多種，可分為非自尋優和自尋優兩大類型[3]。非自尋優方法控制復雜，在實際中很少采用。自尋優算法目前主要包括固定電壓法、登山法、增量導納法等等[4]。融合各種算法優點結合現代控制策略和方法，衍生出多種新穎的最大功率跟蹤算法，與優化控制技術相結合是其中一類設計模式。優化設計方法包括準則法和數學規劃法，其中數學規劃法是將優劣的標準量化為目標函數，調整變量反復迭代求取目標函數極值點。本文將結合光伏系統控制特點，討論以改進型單純形加速法為基礎的變步長最大輸出功率優化跟蹤算法。
2?基于單純形加速法的MPPT控制算法
光伏電池I-V特性與太陽輻射強度S、環境溫度T有極大關系，依據電子學理論的光伏電池等效數學模型可以表述為I=g（V，S，T）。根據太陽電池電氣特性，忽略串聯電阻效應，在任意太陽輻射強度、環境溫度下光伏電池輸出功率[5]：
? （1）
其中：P是光伏陣列輸出功率，是一個連續可導的非線性函數。I是光伏陣列輸出電流；V是光伏陣列輸出電壓IL是光生電流；ID0是二極管反相飽和電流；q是電荷電量；n是二極管性能指數；k是波茲曼常數；TC是太陽能電池溫度。
太陽能電池的P-V特性如圖1所示，在整個電壓范圍內功率曲線為單峰函數，太陽能電池在任何時刻都存在一個最大功率輸出的工作點，這個功率點對應唯一的電池輸出電壓，求取曲線的最大值也就是計算dP/dV最小值的過程，屬于無約束多變量的最優化控制方式。無約束多變量函數的優化方法有多種形式，例如共軛梯度法、牛頓法、單純型加速法等。文獻[6]以傳統梯度法為基礎逐步逼近函數最小值，實現光伏陣列輸出功率快速跟蹤。就優化控制方法而言，梯度法是沿著目標函數某一方向進行搜索，雖然在遠離極值點地方每次都可能使目標函數有較大的下降，但在接近極值點的地方，由于鋸齒現象將導致每次迭代行進距離縮短，因而收斂速度慢，在搜索精度要求高時有可能搜索不收斂。