光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制策略研究

1、    光伏發(fā)電系統(tǒng)mppt控制策略研究    王坦坦 孫樹(shù)敏 萬(wàn)德超 趙其浩摘 要：隨著能源枯竭與環(huán)境污染問(wèn)題日益加劇，人們希望用可再生能源來(lái)代替常規(guī)能源，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（mppt）成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。本文概述了光伏發(fā)電系統(tǒng)mppt技術(shù)的基本理論，研究與分析了光伏系統(tǒng)mppt影響因素和mppt技術(shù)控制策略。為進(jìn)一步研究最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：光伏陣列；最大功率點(diǎn)跟蹤；控制策略doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.18.18

2、31 mppt技術(shù)基本理論mppt技術(shù)是指微控制器能夠?qū)崟r(shí)獲取太陽(yáng)能電池板的電壓，并追蹤到最高電壓值，使光伏系統(tǒng)以最高的效率進(jìn)行光伏發(fā)電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，可以提高發(fā)電效率，更好地滿足人們的電能需求。光伏電池板的u-i和u-p特性曲線如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可以看出，溫度和照度呈現(xiàn)非線性關(guān)系，并且當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)處于最大工作效率時(shí)，有個(gè)特殊的點(diǎn)，即最大功率點(diǎn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)在該點(diǎn)時(shí)的工作效率將達(dá)到最高。2 光伏系統(tǒng)mppt影響因素在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，幾乎每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)涉及對(duì)電流和電壓的控制。因此，所選用的電力傳感器將影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤的有效性。常見(jiàn)的傳感器有電流

3、傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和電壓傳感器等。因?yàn)殡妷簜鞲衅骶哂许憫?yīng)快、線性好和不損失測(cè)量能量等優(yōu)勢(shì)，所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變裝置和電源等領(lǐng)域。太陽(yáng)能作為清潔環(huán)保的可再生能源，提高其利用效率意義重大，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用合適的傳感器非常重要。由于傳感器具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和實(shí)用性強(qiáng)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以其可以有效應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。3 光伏系統(tǒng)mppt控制策略神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有輸入層、隱藏層和輸出層三層結(jié)構(gòu)，每層中節(jié)點(diǎn)數(shù)量各不相同。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量可以是輻照度和溫度等光伏陣列參數(shù)；輸出變量可以是多個(gè)參考信號(hào)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)具有可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯操作、響應(yīng)速度快和處理非線性信

4、息等優(yōu)點(diǎn)。由于多數(shù)光伏陣列具有不同的輸出特性，所以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要經(jīng)過(guò)反復(fù)地訓(xùn)練以提高其準(zhǔn)確跟蹤最大功率點(diǎn)的能力。恒定電壓控制技術(shù)。恒定電壓控制是指當(dāng)光伏陣列溫度變化小并且可以忽略其影響時(shí)的mppt控制方法。光伏陣列的工作電壓應(yīng)該與參考電壓值相匹配。光伏電池在最大功率點(diǎn)處的電壓值變化很小，可認(rèn)為該處即為最大功率點(diǎn)的電壓值。恒定電壓控制實(shí)質(zhì)上是近似的輸出光伏發(fā)電最大功率而不是準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行跟蹤控制。光伏陣列的等效模型如圖3所示。在使用光伏陣列的過(guò)程中，光伏陣列的外部特性會(huì)隨著時(shí)間變化而發(fā)生變化。當(dāng)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)響應(yīng)速度較快時(shí)，其收斂到最大功率點(diǎn)處所用的時(shí)間較短。為了使光伏發(fā)電系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)

5、處，需要綜合考慮最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略。4 結(jié)語(yǔ)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略對(duì)于促進(jìn)光伏陣列工作在最佳環(huán)境下和提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率具有重要意義。通過(guò)研究分析影響最大功率點(diǎn)跟蹤的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和恒定電壓控制技術(shù)，為進(jìn)一步研究最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)奠定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：1周皓，童朝南，劉寶其等.電網(wǎng)不平衡條件下的光伏并網(wǎng)發(fā)電控制策略j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（12）：27-32.2陳亞愛(ài)，周京華，李津等.梯度式變步長(zhǎng)mppt算法在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用j.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34（19）：3156-3161.3林盛鑫，張志.高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)研究j.可再生能源，2015，33（10

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