光伏电池会随着光照强度、温度等的变化表现出不同的输出特性。最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术是通过控制输出电压或电流来调节占空比的大小,使系统一直以最大功率进行输出,从而提高光伏发电系统的发电效率。在均匀光照条件下,系统的功率输出呈现单峰值特性,传统的MPPT算法如恒定电压法、扰动观察法、电导增量法在此状况下具有良好的跟踪效果;但是如果光照变得不均匀或存在遮阴等复杂情况时,遮阴部分光伏组件并联的旁路二级管导通,输出特性呈现多峰值现象,此时传统的MPPT算法由于自身原理的局限性无法跟踪到全局最大功率点,光伏发电系统输出功率损失加重,因此需要寻找到一种具有全局搜索能力的算法。为了提高光伏发电效率,本文对复杂光照条件下光伏发电系统的输出特性及最大功率点跟踪算法分别进行了研究。主要内容如下:第一,分别建立均匀光照和局部遮阴条件下的光伏阵列模型。通过分析光伏电池的发电原理,建立出光伏电池的指数模型,但考虑到该模型的复杂性及适用性,对其进行了化简,得出了工程实际中常用的工况模型。然后,以光伏电池的工况模型为基础,推导出了均匀光照下的光伏阵列数学模型;重点针对局部阴影下热斑效应对光伏阵列的影响,以两个组件串并联为例推导出了在局部阴影下的光伏阵列模型。第二,通过仿真实验分析均匀光照和局部遮阴条件下的光伏阵列输出特性。在均匀光照条件下,根据上文搭建的阵列模型,在Matlab/Simulink对不同温度,不同光照条件下的输出U-I特性,P-U特性进行了仿真分析,并与厂家提供的数据进行了对比;在局部遮阴条件下,重点研究了局部阴影对光伏阵列的影响,在Matlab/Simulink搭建了由25个光伏电池板组成的5行5列的光伏阵列模型,通过阴影覆盖面积、阴影程度、阴影方式这三方面分别对光伏阵列的影响进行了仿真与分析,为局部阴影下光伏阵列的多峰值MPPT算法研究奠定了基础。第三,分析均匀光照条件下常用的传统MPPT算法,并提出改进的算法。针对扰动观察法中跟踪速度和稳态精度相矛盾的弊端,提出了一种改进的算法--变步长扰动观察法,降低了扰动步长的选取对系统性能的影响,通过仿真实验分析并与常规扰动观察法进行对比,结果表明该算法能高效、稳定地跟踪到光伏阵列的最大功率点。第四,采用粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法进行局部遮阴条件下最大功率点的跟踪。针对粒子群算法在处理非线性优化问题具有收敛速度快、可调参数少、规则简单、容易实现等特点,将该算法运用于局部阴影下系统多峰值功率点的跟踪,并针对基本PSO所存在的粒子初始位置、速度设置经验化,个数设置随机化,容易陷入局部最优,出现早熟收敛现象进行了改进,建立了基于改进PSO的MPPT算法的仿真模型,以上文建立的5*5的光伏阵列模型,对阵列中两种不同的阴影方式进行了仿真,并与标准的粒子群算法进行了对比,结果验证了本文提出的算法在搜索速度,跟踪精度,系统振荡性的优越性。