光伏電池降功率控制方法探究

李震

摘要：提出一種光伏電池降功率輸出控制方法。當(dāng)光伏電池功率過剩時，該方法在原有的最大功率控制輸出電壓參考信號基礎(chǔ)上加入一個電壓反饋信號，使得光伏電池工作點(diǎn)偏離最大功率點(diǎn)，從而減少其功率輸出，維持系統(tǒng)中的功率平衡與穩(wěn)定。在PSCAD/EMTDC上搭建了光伏電池系統(tǒng)仿真，并對該方法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明，該方法可以有效實(shí)現(xiàn)對光伏系統(tǒng)的降功率控制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：光伏電池；功率過剩；降功率控制

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.01.090

0引言

光伏電池作為一種重要的分布式電源，其輸出特性的不可控因素較多，屬于極其復(fù)雜的非線性發(fā)電裝置。傳統(tǒng)情況下，為了實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的功率輸出最大，需對光伏電池的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤（Maximum Power Point Tracking，簡稱 MPPT）。但是當(dāng)系統(tǒng)功率過剩時，需要對光伏電池的輸出功率進(jìn)行控制以維持微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。論文以光伏電池為研究對象，分析基于傳統(tǒng)擾動觀測的MPPT算法的特點(diǎn)。并在基本擾動觀測方法基礎(chǔ)上加入直流電壓反饋信號，實(shí)現(xiàn)對光伏系統(tǒng)的降功率控制。

1基本的擾動觀測法

基本光伏MPPT擾動觀測法的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是一個自尋優(yōu)過程，即不斷的改變光伏兩端的端電壓，判斷光伏電池的輸出功率的變化，進(jìn)而指導(dǎo)改變光伏端電壓的變化方向。使光伏電池能在不斷變化的日照和溫度環(huán)境下輸出最大功率Pm。

2降功率控制

光伏電源的降功率控制策略如圖1所示。主要包括基于擾動觀測法的MPPT控制和降功率控制。

光伏電源進(jìn)行MPPT控制時，MPPT環(huán)節(jié)獲取當(dāng)前光伏陣列的電壓UPV、電流IPV，計(jì)算得到光伏陣列最大功率給定參考電壓UMPPT。然后將UMPPT作為斬波電路的控制電壓U*PV與其采樣值UPV作差后，送入電壓PI調(diào)節(jié)器，得到IMPPT作為電流內(nèi)環(huán)的控制參考信號驅(qū)動變換器開關(guān)器件工作。

在恒壓降功率控制模式中，電壓參考信號U*PV由MPPT環(huán)節(jié)產(chǎn)生的UMPPT和降功率環(huán)節(jié)產(chǎn)生的直流電壓反饋信號ΔU相加產(chǎn)生。這里需要說明的是ΔU≤0的，這是因?yàn)榻倒β士刂骗h(huán)節(jié)僅在功率富余引起直流電壓升高時才起作用。

3仿真分析

針對上述光伏電池控制方法，在PSCAD/EMTDC仿真平臺搭建雙極仿真電路。其中光伏電池的短路電壓為1.7kV，短路電流為0.16kA。光伏電池控制模塊實(shí)現(xiàn)MPPT控制和降功率控制。直流電壓Udc穩(wěn)定值為0.5kV。因此直流斬波電路采用降壓斬波電路。

由圖2可知，系統(tǒng)在1s時直流電壓Udc發(fā)生電壓暫升見圖2（a），此時光伏電池控制模塊根據(jù)降功率控制降低光伏電池兩側(cè)電壓UPV見圖2（b），從而光伏功率PPV將降低見2（c）。

4結(jié)論

該光伏電池的降功率控制方法在光伏電池發(fā)出功率富余引起電壓暫升時，通過在MPPT控制環(huán)節(jié)輸出電壓上加入補(bǔ)償量的方式，實(shí)現(xiàn)了對光伏電池功率的降功率調(diào)節(jié)。其提高光伏電池調(diào)節(jié)的靈活度，給予了光伏電池一定的功率調(diào)節(jié)能力。這些在光伏電池的實(shí)際案例中具有重要的工程實(shí)踐意義。

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