【《光伏系统最大功率点跟踪分析案例》1800字】

.PAGE1光伏系统最大功率点跟踪分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u315光伏系统最大功率点跟踪分析案例 -1-202351.1原理 -1-326701.2基本方法 -1-128791.2.1恒定电压法 -2-219341.2.2电导增量法 -2-243651.2.3扰动观察法 -4-138321.2.4变步长扰动观察法 -5-1.1原理由于光伏组件收到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是变化的，MPPT最大功率跟踪就是为了充分的利用太阳能电池，使之运行在最大功率点。最大功率点的功率（Pmpp）是最大功率点电压（Vmpp）及电流（Impp）的乘积。当前光伏组件阵列的MPPT控制一般是通过DC/DC变换电路来完成的。其原理框图如下图所示。光伏组件阵列与负载是由DC/DC变换器连接的，而最大功率跟踪装置不停的检测光伏阵列中电流和电压变化，并根据变化对PWM驱动信号占空比进行调整。我们知道线性电路中，负载电阻等于电源内阻时，电源输出的功率就等于最大功率。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是非线性的，但如果是在非常短暂的时间内就可以认为是线性的。如此可得，通过调整DC/DC转换电路的等效电阻，让它的大小可以一直等于光伏电池的内阻，这样一来就可以实现光伏电池的最大功率输出，即实现了光伏电池的MPPT。图1.1MPPT系统示意图1.2基本方法目前，光伏阵列的最大功率点跟踪(MPPT)技术在国内外已有了一定的研究，发展出各种控制方法，常用的有以下几种：恒定电压法(CVT)、扰动观察法（P&O)、电导增量法(INC)、基于变步长的扰动观察法等。1.2.1恒定电压法通过大量实验可以发现，在不同的太阳照射光下，光伏电池的输出功率-电压（P-V）曲线上，最大功率点对应电压UM开路电压与最大功率点对应电压的关系如下式：UK大概为0.8。CVT流程图如下：图1.2恒定电压法流程图恒定电压法虽然较简单，但它忽视了温度对光伏电池阵列开路电压的影响，所以恒定电压法的可靠性很低，并且最大功率点的跟踪精确度全部取决于电压值的选择，如果周围环境温度改变，最大功率追踪效率就会降低甚至直接失效。1.2.2电导增量法电导增量法是现如今最大功率点跟踪算法中最普遍使用的算法之一。可以知道，光伏电池阵列的P-V曲线是连续可导的曲线，电导增量法就是根据此图，通过导数求极值的方法来实现最大功率点跟踪。图1.3光伏阵列P-V曲线图在最大功率点处其斜率=0，有：dP即dI(1)当dIdV＞−I(2)当dIdV＜−I(3)当dIdV=−IINC流程图如下：图1.4电导增量法流程图电导增量法的精确度比较高，可靠性高。然而它的实现是相对复杂的，测试的准确度和快慢会使跟踪的精度和快慢受到影响，并且，电压的增量步长的选取也比较复杂，主要表现在：如果步长太大，那么误差就跟着变大；如果步长比较小，那么跟踪的速度又会因此变慢。1.2.3扰动观察法本文研究基于占空比的扰动观察法。对占空比施加扰动，光伏升压变换器的工作点将发生改变。隔一定的时间对光伏电池的输出电压和输出电流进行收集，然后相乘算出此时的输出功率，并保存在寄存器中。通过与上一时刻的电压和功率进行对比，就可以得到工作点的位置和移动路径，从而决定下一时刻占空比的扰动方向：当工作点在最大功率点左侧时，无论电压方向如何，占空比都减小；类似的，在最大功率点右侧时，无论电压方向如何，占空比都增加。图1.5光伏阵列P-V曲线图P&O流程图：图1.6扰动观察法流程图扰动观察法比较容易实现，对设备的要求不高，是一种真正的最大功率点跟踪技术。但存在着不够精确，会造成系统震荡以及能量损失的缺点。1.2.4变步长扰动观察法在传统的扰动观察法中，由于每一次的扰动步长是相同的,所以精确的无法保证并且还会引起较大的波动和能量的损失。所以提出一种基于变步长扰动观察法：因为功率最初增长幅度较大，这时通过大步长，能够沿着功率增加的方向快速的跟踪到最大功率点的附近，此时再使用较小的步长，在最大功率点附近细微的进行调整，就可以降低在最大功率点附近波动造成的能量损失。功率曲线在到达最大功率点的过程中，功率P的斜率（即dP/dt）逐步接近于0，离最大功率点越远，斜率越大。所以可以使用实时的dP/dt的