基于双轴太阳追踪的全天候自主MPPT光热-热电混合储能系统研究

本文创新性地将双轴太阳追踪(DAST)与布谷鸟搜索算法(MPPT)相结合，提出光热-热电(PV-TEG)混合系统的集成控制策略。通过三维姿态计算实现精准追光，采用同步降压转换电路将能量转换效率提升至98.93%。实验表明，该系统较固定式装置平均输出功率提升71.73%，光伏转换效率提高10.01%，为清洁能源高效耦合利用提供新范式。

　　

Highlight

光热-热电(PV-TEG)混合系统通过双轴太阳追踪(DAST)装置实现三维姿态精准控制，其核心创新在于将布谷鸟搜索算法与恒流恒压(CC-CV)充电策略融合。实验数据显示，该系统在负载条件下能量转换效率高达98.93%，较固定式系统输出功率提升71.73%，宛如为太阳能装置装上了"智能导航系统"。

PV模型

光伏电池采用双二极管模型，通过基尔霍夫电流定律建立等效电路方程。该模型在低辐照条件下能更精确描绘I-V曲线特征，就像为光能捕捉装上了"高精度传感器"。

Cuckoo search based MPPT

布谷鸟搜索算法通过莱维飞行(Lévy flights)机制动态优化最大功率点(MPP)，如同"候鸟迁徙"般智能适应辐照强度和环境温度波动。该算法显著提升系统在复杂户外环境下的跟踪速度与精度。

Physical display

DAST装置采用DS3120-180高度角伺服和DS3120-270方位角伺服构成"双轴关节"，配合MPU6050六轴模块实现毫米级姿态控制。MPPT设备与锂铁磷酸电池构成"能量中枢"，实验参数详见表3。

Conclusions

本研究开创性地将DAST与智能MPPT算法耦合，形成"追光-储能"协同系统。就像为清洁能源装上了"全天候智能管家"，不仅提升能量捕获密度，更通过同步降压转换技术将系统损耗降至最低，为新能源高效利用开辟新路径。