太陽能光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術

太陽能光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術光伏陣列輸出特性具有非線性特征，其輸出受光照強度、環(huán)境溫度和負載情況影響。在一定的光照強度和環(huán)境溫度下，光伏電池可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時，光伏電池的輸出功率才能達到最大值，這時光伏電池的工作點就達到了輸出功率電壓曲線的最高點，稱之為最大功率點(maximumpowerpoint，MPPT)。2021/5/91光照強度和溫度下降都會導致光伏電池的最大功率點下移光伏電池輸出特性隨光照的變化曲線光伏電池輸出特性隨溫度的變化曲線2021/5/92因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個重要的途徑就是實時調整光伏電池的工作點，使之始終工作在最大功率點附近，這一過程就稱之為最大功率點跟蹤(maximumpowerpointtracking,MPPT)。2021/5/93§1.MPPT基本原理從理論上講，只要將光伏電池與負載完全匹配、直接耦合（如負載為被充電的蓄電池），負載的伏安特性曲線與最大功率點軌跡曲線即可重合或漸進重合，使光伏電池處于高效輸出狀態(tài)。但在日常應用中，很難滿足負載與光伏電池的直接耦合條件。因此，要提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率，一個重要的途徑就是實時變更系統(tǒng)負載特性，即調整光伏電池的工作點，使之能在不同的日照和溫度下始終讓光伏電池工作在最大功率點附近，這一跟蹤過程就稱為最大功率點跟蹤。

一、MPPT技術的基本原理和性能檢測方法2021/5/94最大功率點A1→最大功率點B1

(條件：將系統(tǒng)負載特性由負載1改為負載2)最大功率點B1→最大功率點A1(條件：將系統(tǒng)負載特性由負載2改回至負載1)

二、MPPT技術的基本原理和性能檢測方法2021/5/95由此可見，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的MPPT控制策略，就是先根據(jù)實時檢測光伏電池的輸出功率，再經(jīng)過一定的控制算法預測當前工況下光伏電池可能的最大功率輸出點，最后通過改變當前的阻抗或電壓、電流等電量等方式來滿足最大功率輸出的要求。這樣，不論是因外部光照強度變化，還是因內部光伏電池的結溫變化使得光伏電池的輸出功率減少，系統(tǒng)始終可以自動運行于當前工況下的最佳工作狀態(tài)，達到最大功率輸出，從而可提高整個光伏發(fā)電系統(tǒng)轉換效率。

二、MPPT技術的基本原理和性能檢測方法2021/5/96光伏電池等效電路圖電流的流向可得光伏電池的輸出特性方程：

2021/5/97光伏電池的輸出電流與輸出電壓關系圖2021/5/98光伏電池的輸出功率與輸出電壓關系圖2021/5/99由上圖可以知道，在一定的溫度和日照強度下，光伏電池的輸出電壓和輸出電流之間具有非線性的關系，并且具有唯一的最大功率點MPP(MaximumPowerPoint)。在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在最大，即光伏電池工作在最大功率點，從而提高光伏電池的轉換效率，達到充分利用太陽能的目的。課題內容：利用四個光伏電源模型，兩兩串聯(lián)再并聯(lián)，組成一個光伏陣列，給定溫度及四個電源的光照強度（800,900,1000,1100），實現(xiàn)光伏陣列的最大功率跟蹤。2021/5/910

最大功率點處的光伏電池輸出功率PPV與輸出電壓UPV滿足條件由此可得式中，G為輸出特性曲線的電導；dG為電導G的增量。由于增量dUPV和dIPV可以分別用ΔUPV和ΔIPV來近似代替，可得：2021/5/911由上述公式推導，可得系統(tǒng)運行點與最大功率點的判據(jù)如下：①G+dG>0，則UPV<UMPP，需要適當增大參考電壓來達到最大功率點；②G+dG<0，則UPV>UMPP，需要適當減小參考電壓來達到最大功率點；③G+dG=0，則UPV=UMPP，此時系統(tǒng)正工作在最大功率點處；2021/5/912