第五章：最大功率点跟踪控制

第五章光伏阵列最大功率点跟踪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。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）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maximumpowerpointtracking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（maximumpowerpointtracking，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。

方式

改进的恒压法扰动观察法电导增量法工作原理断开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%扰动PV阵列工作点的电压,并监控功率的增量来定位MPP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优点实现简单，复杂度低硬件成本低，实现其算法容易误判率低，跟踪精度高缺点跟踪精度低，不能适应环境的改变；功率浪费严重不能判定何时达到MMP,因此会存在震荡硬度要求高，算法实现复杂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constantvoltagetracking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。恒电压控制简介5.1.1.恒电压控制的原理与实现忽略温度效应时，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。5.1.2恒压控制的不足（a)温度变化时(b)日照强度变化时不同条件下光伏电池的功率—电压特性从图中可以看出：日照强度强度对最大功率点电压影响不大，但是温度变化会使最大功率点对应电压差别比较大。（1）温度变化会使最大功率点对应电压差别比较大。（2）甚至有可能随着温度的升高，系统预先设计的工作电压和伏安曲线没有交点，系统将会产生振荡。对于那些一年四季或者每天晨午温差比较大的地区，温度对整个光伏阵列的输出将会产生比较大的影响，如果仍然采用CVT控制策略就只能通过降低系统的效率来保证其稳定性。无交点5.1.3.改进的CVT法手工调节：手动调节电位器，在不同季节给出对应的Umax。为了克服使用场合季节、早晚时间以及天气情况和环境温度变化对系统的影响，可以通过以下几种方法消弱恒电压控制的不足；2.根据温度查表调节：事先将特定光伏阵列在不同温度下测得最大功率点电压Umax值储存在控制器中。实际运行时，控制器根据检测光伏阵列的温度，选择合适的Umax值。3.参考电池方法：在光伏发电系统中增加一块与光伏阵列相同特性的较小光伏电池模块，检测其开路电压，按固定系数计算得到当前最大功率点电压Umax。（把工作电压设为开路电压的76%）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在接入光伏发电系统之后，由汇编语言的控制，对电路实行最大功率跟踪控制。设定一定得占空比，测量目前功率p0，并加入扰动产生电流电压变化，利用电压电流传感器测得此时的u1，i1，并计算出p1=u1*i1。对p0，p1，进行比较，若p1大于p0，则说明扰动是让系统向其最大功率输出方向变动，则继续这种扰动，反之，则改变扰动方式，通过MPPT控制，送出这时的控制信号，再对比这次扰动前后的功率值，循环进行下去，直至系统功率值在某一点左右变化为止。与上页论述差不多，可作为参考本章结束占空比(DutyRatio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。

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。5.3最大功率点跟踪控制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