随着社会经济的快速发展,人们对能源的大量需求,人类必须要面对和亟待解决传统能源日益枯竭和环境污染等问题。近年来可再生能源受到普遍关注,其中太阳能光伏发电技术得到快速发展。由于光伏电池输出电压,电流会受到外界环境因素(光照强度,环境温度等)影响,具有间歇性和随机性。因此为了提高光伏发电系统的能量转换效率,最大功率点跟踪控制便成了至关重要的环节。本文围绕光伏发电系统最大功率点跟踪控制的相关理论和控制方法展开研究,主要内容如下:1.建立了光伏电池的数学模型,分析了其电流/电压特性曲线和功率/电压特性曲线,介绍了光伏发电系统基本结构。分析了光伏发电系统最大功率点跟踪控制(单峰值和多峰值)技术的研究现状和问题。阐述了自抗扰控制技术的基本原理和在各个领域的研究现状。2.将线性自抗扰控制技术应用到光伏发电系统最大功率点跟踪控制中。建立了光伏发电系统的小信号状态空间方程。设计1阶线性自抗扰控制器(2阶ESO)对光伏电池输出电压、电感电流和负载电压进行解耦。利用设计的线性自抗扰控制器快速跟踪电感电流以影响光伏电池输出电流最终改变光伏电池输出电压实现最大功率点跟踪。最后,采用奇异摄动原理证明了控制器的稳定性。为了验证本文方法的有效性和普适性,分别选取最优电压法、电导增量法、扰动观测法进行仿真对比试验。实验结果表明本文方法明显提高了最大功率点跟踪速度、大大降低了功率振荡。3.分析了太阳能电池串联电路的动态特性,以两个光伏电池单元为例,分析了不同情况下的串联电路工作模态和功率输出特性曲线峰值个数。介绍了基于最大功率点动态区间的最优初值电导增量控制的全局最大功率跟踪控制策略。对该控制策略进行改进,使控制性能得到进一步提高,加快了算法的跟踪速度。仿真实验采用三个光伏电池单元串联的电路模型,分别在稳定不均匀光照条件和时变不均匀光照条件下对比其输出功率跟踪性能。仿真实验结果证明了本文方法的有效性。