5.4.3 局部阴影条件下太阳能电池最大功率点追踪实验
1.实验目的
（1）了解局部阴影现象以及局部阴影对太阳能电池功率-电压特性曲线的影响。
（2）基于传统的最大功率点跟踪算法，理解萤火虫算法实现MPPT的原理。
（3）模拟实际外界多变环境，掌握萤火虫算法应对复杂环境条件的鲁棒性。
（4）了解当前应对多阴影环境条件以实现全局最大功率点跟踪的方法。
2.实验设备及软件
本实验所需的主要设备包括MPPT控制器、仿真器、光伏阵列模拟器、电子负载、示波器、上位机、萤火虫算法代码及串口通信软件，如表5-6所示。
表5-6 本实验所选用设备及软件
3.实验内容
本实验通过光伏阵列模拟器模拟局部阴影条件，接入已嵌入萤火虫算法的MPPT控制器，实现全局最大功率点跟踪。
4.实验过程
1）设备连接
按照图5-40所示的实验系统架构，将光伏阵列模拟器与MPPT控制器相连，MPPT控制器再与电子负载相连，将MPPT控制器的输入端和输出端电压接入示波器。最后，将示波器、光伏阵列模拟器、电子负载通过各自的通信线接入上位机。连接完成后的效果如图5-41所示。
图5-40 局部阴影条件下太阳能电池MPPT实验系统架构
（a）实验系统框图；（b）实物连接示意图
图5-41 模拟局部阴影条件MPPT实验场景图
2）模拟局部阴影伏安特性曲线
将光伏阵列I-V输出特性数据曲线从仿真模型中导出，如图5-42所示。然后，通过上位机上传到光伏阵列模拟器。
图5-42 太阳能电池电力特性（待模拟曲线）
（a）伏安特性曲线；（b）功率特性曲线
3）下载并启动萤火虫算法至MPPT控制器
将DSP下载器连接MPPT控制器，打开CCS（combined charging system，复合充电系统）上位机软件，分别将增量电导法、萤火虫算法程序编译并下载到MPPT控制器。
4）启动电子负载
将电子负载调整到恒电阻模式，首先设置电子负载阻值为20Ω，然后启动电子负载，开始测试。
5）导出实验数据并处理
先后断开电子负载、光伏阵列模拟器。然后，保存实验数据并导出后进行处理。
5.讨论与思考
（1）分析增量电导法稳定后的工作电压是否为最大功率点电压，该方法能否实现局部阴影条件下的太阳能电池最大功率点跟踪控制？
（2）分析萤火虫算法稳定后是否实现了全局最大功率点的跟踪控制，并分析该算法相对增量电导法的优势。
（3）探索萤火虫算法应对局部阴影条件变化的适应性和鲁棒性。