太阳能光伏系统概论第六章中B.docVIP

2.最大功率点跟随控制 从太阳电池输人、输出特性可知，当电流增加时电压会降低因此，太阳电池特性存在最大功率时的最佳动作点(太阳电池的输出电压、输出电流)，因此有必要进行最大功率点控制(MPP控制）。功率调节器具有使太阳电池的出力电压上下变动，并监视其功率的变化，改变电压使功率向增加的方向变化，使太阳电池输出最大功率的功能。 图6.14所示为最大功率点控制的基本原理。 通过增减太阳电池的输出电流.使电压变化，测出相应的输出功率，然后找出址大功率点，使太阳电池的出力最大。当A点在最佳电压以上运行，B点在鼓仕电压以下运行时，无论哪种情况都朝向最佳动作电压的0点移动。但是，当日射强度变化时，功率的变化与电压的操作无关，因此很难推算最佳动作电压。此时可根据多次电压操作、功率监视等，当判断为日射变化中时，则暂时停止最佳动作电压的推算。由于太阳电池的出力最大位随日照址的变化而变化，因此动作点也随之变化.为了使太阳电池的出力最大，因此功率调节器的运行条件也必须随之改变。 太阳电池组件的输出电压、输出功牛特性分别如图6.15、图6.16所示。图6.15巧为太阳电池的温度与输出功率的关系，图6.16日照量与输出功率的关系。由图可以看出，太阳电池的温度越高，日照量越弱，则输出功率越小。因此，当这些条件变化时，由于输出功率的最大动作点发生变化，所以有必要随温度、口照量变化而相应地改变太阳电池组件的动作点，即让太阳电池组件在图6.15、图6.16所示的A、B、C、D点的址大功率点处运行，即最大功率点跟随控制。 由于在电压一功率(V-P)特性曲线上存在输出功率最大点，为了使出力工作在最大功率点，有必要进行最大功率点跟踪控制(MPPT)。最大功率点跟随控制有登山法、dV/dI法、二值比较法以遗传式算法等，这里主要介绍登山法。 登山法的原理如图6.17所示。 最初，功率调节器控制其输出电压与太阳电池的输出电压(以下称目标输出电压)VA;一致，当太阳电池的实际输出电压与VA一致时，测出此时的太阳电池的输出功率WA。然后，将目标输出电压移至VB处，同样功率调节器控制其输出使实际输出电压与心一致，测出此时的太阳能电池的输出功率WB。如果输出功率增大，即WBWA，则可以断定此时的功率并非最大功率点。然后将目标输出电压变为VC重复以上的过程。 这样，同样地进行重复判断，最后到达最大功率点D点，再从D点往前。 3.自动运行停止功能 当太阳冉冉升起，日射强度不断增大达到可以输出电崖的条片时，逆变器开始自动运行，监视太阳电能的条件下连续运行。如果出现阴天，逆变器的出力接近0W时，逆变器进人待机状态，日落时逆变器自动停止运行。 4.自动电压调整功能 一般的家庭所使用的电压为220v的交流电，可以使电气设备安全、稳定地工作。为了使配电线的电压维持在一定的范围之内.电气公司采用了比较复杂的控制方式。 但是，当系统并网型太阳能光伏系统与商用电力系统连接并处在逆潮流运行状态时，如果连接点处的电压超过电力系统的允许范围，则会给其他的用户带来麻烦。因此，需要设置自动电压谓整功釜防止连接点的电压上升。但对于小容量的太阳能光伏系统来说.由于几乎不会引起电压上升，所以一般省去此功能。 自动电压调整功能有两种方法，一个是超前相位无功功率控劫方法，另一个是出力控制方法。 自动电压调整功能有两种方法，一个是超前相位无功功率控制方法，另一个是出力控制方法。 l)超前相位无功功率控制 系统并网逆变器一般在功率因素为l的条件下运行，即逆变器愉出电流的相位与商用电力系统的电压同相。但是，并网连接点处的电压上升并超过超前才日位无功功率控制所设定的电压时，逆变器的渝出电流的相位越前商用电力系统的电压的相位，从系统月呼全的电流为。言;百蕊届瓦夜挂孩点死的电压下降。超前相位无功功率可使功率因素达到0.8，电压上升的抑制效果可达2%~3%的程度 2)出力控制 由于超前相位无功功率控制只能使电压上升的抑制效果达2%~3%的程度，如果系统电压继续上升，此时必须抑制太阳能光伏系统的出力，以防止连接点处的电压上升。 5.系统并网控制 系统并网控制的目的是使功率调节器的交流输出的电压位值、波形维持在规定的范围内，使交流电流中所含的高次谐波电流在所规定的值以内，从而避免对电力系统的配电线造成大的影响。 为了满足上述要求，需要对交流输出功率的电压、电流进行控制。一般通过控制逆变器的动作的脉冲宽度变频信号(PwM信号)来实现。图6.18为系统并网控制方块图。 由图可知，首先取出系级的实际交流电压，并作为逆变器的交流输出电压的目标值。功率谈节器时常取太阳电池组件的最大出力，决定最大功率点动作时的太阳电池组件的口标输出电压，并与实际输出电压进行比较、运算，PID运算器计算出系统输出电流的目标值，即目标系统电流值。然后，将目标系统It仁流