图3。1  25℃，1000W/㎡条件下的P-U特性曲线

由图3。1的功率-电压特性可以看出，这是以MPP为极值的单峰函数，因此，在MPP处：

dP/dU=0                                 (3-1)

自寻优类MPPT算法实际上就是通过自寻优控制，使工作点满足上式条件。

实际常对电压值步进搜索，即从开始，每次对电压做一有限改变（∆U），计算功率全增量（∆P）值。由于在同一搜索中，∆U值一定且不为0，不论扰动方向如何，系统总朝 ∆P为正的方向搜索。当 ∆P很小时，系统判为最大功率点，达到自寻优控制。

P&O用前后两次采样点绝对功率差取代功率全增量∆P，如下式所示：

∆P = P2 - P1= U2I2 - U1I1                            (3-2) 

电导增量法用前后两次采样点的率差分取代功率全增量∆P，用全微分想法近似∆P的值。如下式所示：

∆P≈dP = U2(I2- I1)+ I2(U2-U1)= U2∆I+ I2∆U              (3-3)

3。1。2  扰动观察法

扰动观察法（perturbation and observation method, P&O）可实现MPPT。其基本思想是：扰动PV的Uo，观察PV系统输出功率变化，由功率变化连续改变扰动电压方向，让PV最后稳定在MPPT。

扰动观察法用∆P/∆U取代dP/ dU，期望得出满足∆P/∆U=0的工作点，即为最大功率点。

P&O法按每次扰动的电压变化量固定与否，分成定步长、变步长两种。本文采用的是变步长观察法。引入直属变步长速度因子α，其值为：

                              (3-4)

则步长Cp为：

                               (3-5)

指数变步长P&O流程图如图3。2。

图3。2  指数变步长P&O流程图

3。2  储能装置充放电控制

PV系统控制除了MPPT控制，还有能量存储装置充放电控制。储能装置可以实现功率流的双向流动，是保证功率平衡的很重要的一个环节。

本文建模采用的能量存储装置是蓄电池。

离网PV系统在有效阳光时间段内进行发电，产生电能一方面供负载用电；另一方面，如有多余的电能则储存在蓄电池内，在夜间或低太阳辐照的时间段内，将蓄电池内的电能供给负载继续使用。

本文采取蓄电池充放电控制方法是电压电流双闭环PI控制。电压外环，电流内环。将电压Vdc和一个基准值比较，经PI调节器对比较结果处理，输出作为充电电流基准。将蓄电池实际充电电流再与之相比，经PI调节器，再经PWM发生器，控制电路开关管的开通关断。通过PI调节，得到期望输出的稳定的Vdc。

此外，还应该思考蓄电池的过充、过放问题。所以要通过SOC对蓄电池加以过充、过放的防护控制。蓄电池的荷电状态SOC(state of charge)表征现存电量、额定电量之比，通常情况这个比值处于0~1之间。如果值为0，则蓄电池中没有电；如果值为1，说明蓄电池已经充满[8]。文献综述

蓄电池电压电流双环PI控制结构框图如图3。3。

图3。3  蓄电池电压电流双环PI控制结构框图

图3。4  防止蓄电池过充过放模块

防止蓄电池过充过放模块如图3。4。在蓄电池主回路中串一个开通关断可控的理想开关管。将主回路的电流ib输入到这个模块中，经过积分模块，得到电量Q，再经过微分模块，可知电压变化。如果电压大于0，说明蓄电池正在充电，开关连接到上面，则通过开关2判断SOC是否达到100%来防止过充电。如果电压小于0，则说明蓄电池在放电，开关连接到下面，则通过开关1判断SOC是否大于20%来防止过放电。最后输出的g送到蓄电池主回路所串的开关管的门极[21]。