第五章：最大功率点跟踪控制综述.ppt

第五章 光伏阵列最大功率点跟踪 不同照度下和不同温度下光伏阵列的伏安特性曲线 最大功率点跟踪（MPPT） 5.1.恒电压控制（CVT) 5.1.1恒电压控制的原理与实现 5.1.2 恒电压控制的不足 5.1.3 改进的CVT法 恒电压控制简介 5.1.1.恒电压控制的原理与实现 5.1.2 恒压控制的不足 5.1.3.改进的CVT法 CVT方法的应用前景 采用CVT代替MPPT控制，由于其良好的可靠性和稳定性，目前在光伏系统中仍被较多使用。随着光伏发电系统中数字信号处理技术的应用，CVT方法逐渐被新方法取代。 5.2.最大功率点跟踪控制 5.4 现代最大功率点跟踪方法 本章结束 占空比(Duty Ratio Qq邮箱： 太阳能应用技术 2818783371@ 太阳能电池阵的特性 当光伏阵列输出电压比较小时，随着电压的变化，输出电流变化很小，光伏阵列类似为一个恒流源；当电压超过一定的临界值继续上升时，电流急剧下降，此时的光伏阵列类似为一个恒压源。光伏阵列的输出功率则随着输出电压的升高有一个输出功率最大点。最大功率跟踪器的作用是在温度和辐射强度都变化的环境里，通过改变光伏阵列所带的等效负载，调节光伏阵列的工作点，使光伏阵列工作在输出功率最大点。 图4-A中五条曲线的MPP趋势与图3-A中的MPP趋势相反；这是由于图4-A的实测条件下，随着光照增强同时温度也在增加，使得PV组件的开路电压UOC随温度升高而降低所致。 恒电压控制的原理详述 5.3最大功率点跟踪控制 2.功率数字模型法 在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与 脉冲总周期的比值。 光伏阵列在不同光照强度下的最大功率输出点a‘,b’,c‘,d’和e‘总是近似在某一个恒定的电压值附近。 假如曲线L为负载特性曲线，a、b、c、d和e为相应光照强度下直接匹配时工作点。显然，如果采用直接匹配，其阵列的输出功率比较小。 当忽略温度效应时，硅型光伏阵列的输出特性 太阳能电池的最大功率点跟踪控制是为充分利用太阳能，使太阳能电池始终输出最大电功率的控制，有登山法、功率数字模型法等。 1. 登山法是最常用的控制法，通常的登山法是在最大功率点附近逐点计算、比较功率值来寻找最大功率点。当日射强度和温度急剧变化时，太阳能电池的输出特性也会有相应的变化，这就造成最大功率点的快速跟踪难以实现。 * * 自动追光系统与最大功率点跟踪不同： 1.自动追光系统可以使电池板始终正对太阳 2.最大功率点跟踪 是通过改变负载电阻大小来影响输出功率. 太阳能电池板伏安特性曲线 光伏阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出受环境(主要包括日照强度，温度)和负载情况影响。 在一定的光照强度和环境温度下，电阻不同时，光伏电池可以有不同的输出电压。但是只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率-电压 曲线的最高点，称之为最大功率点（MMP). 图1 输出功率曲线与负载 maximum power point tracking 在光伏发电系统中，当光照强度、环境温度发生变化时, 通过改变光伏阵列所带的等效负载，调节光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这个过程称为最大功率点跟踪（maximum power point tracking， MPPT ) MPPT算法简介 常用的MPPT算法有恒压法、扰动观察法、电导增量法等。它们的工作原理及优缺点如下表所示。 硬度要求高，算法实现复杂 不能判定何时达到MMP,因此会存在震荡 跟踪精度低，不能适应环境的改变；功率浪费严重 缺点 误判率低，跟踪精度高 硬件成本低，实现其算法容易 实现简单，复杂度低 优点 扰动PV阵列工作点的电压，并监控工作点电导和电导变化率之间的关系来定位MPP 扰动PV阵列工作点的电压,并监控功率的增量来定位MPP 断开PV阵列的负载并测量开路电压,然后把工作电压设为开路电压的76% 工作 原理 电导增量法 扰动观察法 改进的恒压法 方式 constant voltage tracking 在光伏控制技术上，MPPT控制方法有很多种，目前市场上常用的是使用CVT(恒定电压跟踪)控制技术的控制器，因为CVT法较为简单，制造相对也容易。 缺点：但是此种控制技术带来了较为严重的功率损失，相对于光伏电池价格的高昂以及电力电子技术的日益发展，显得很不经济实用。 忽略温度效应时，光伏电池在不同光照强度下的最大功率输出点电压Um基本恒定，这样只要在光伏阵列和负载之间通过一定的阻抗变换，控制系统的工作点电压稳定在Um附近，就基本能保证电池工作在最大功率点，从而实现最大功率点跟踪。 恒电压控制是一种近似的最大功率跟踪（MPPT）控制。 （a) 温度变化时 (b)