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    光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤法

    2017-07-10 20:12:09楊媛媛
    科技風 2017年20期
    關(guān)鍵詞:恒定電導輸出功率

    DOI:10.19392/j.cnki.16717341.201720147

    摘要:結(jié)合已有的廣泛系統(tǒng)的數(shù)學等效模型和實際的太陽能電池的參數(shù),通過仿真分析獲取相應的光伏電池的輸出特性曲線,與實際情況進行比較,有效獲取跟蹤算法來實現(xiàn)光伏電池的最大功率點輸出。

    關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電;最大功率點跟蹤法

    隨著人們對能源利用的研究和開發(fā),太陽能作為可再生能源,受到重視并不斷發(fā)展。利用光伏電池的光生伏特效應,將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能的光伏發(fā)電系統(tǒng)成為重要的研究對象。

    最大功率點跟蹤法

    光伏電池的輸出受到溫度、光照等因素的影響呈現(xiàn)非線性,光照條件的不同導致了太陽能電池板輸出電壓和功率的不同,其函數(shù)是單峰函數(shù),即在某一點處達到輸出的最大功率,而這個點就是光伏電池工作的最佳狀態(tài),對應的工作點被稱為最大功率點(MPP)。為保證光伏電池的最大功率點輸出,常使用最大功率的跟蹤法。最大功率跟蹤法又可以分作電導增量法、恒定電壓法(CVT)、擾動觀測法(P&O)以及基于擾動觀測法改進的自適應算法等等。

    一、恒定電壓法

    恒定電壓法(CVT)的優(yōu)點在于操作較為簡單,如圖1所示即為恒定電壓法的工作原理圖。由圖可知,溫度一定時,太陽能電池的最大功率點幾乎落在同一根垂直線的臨近兩側(cè),這樣就可以把最大功率點的軌跡線近似的看成電壓U=const的一根垂直線,即只要保持太陽能電池的輸出端電壓為常數(shù)且等于某一日照強度下相應于最大功率點的電壓,就可以大致保證在該溫度下太陽能電池輸出最大功率。把最大功率點跟蹤簡化為恒電壓跟蹤(CVT),這就是CVT控制的理論依據(jù)。

    二、擾動觀測法

    這種方法主要依據(jù)的是光伏陣列端口電壓與最大輸出功率之間存在一定的關(guān)系,可以通過相應的公式計算得出。因此當不斷的向光伏陣列的端口進行干擾,導致其端口電壓產(chǎn)生改變,那么就會對應輸出很多新的功率。比較擾動前后輸出功率的大小,若擾動前的輸出功率較大,則說明光伏陣列的輸出功率在減小,因此下一次擾動就需要朝著反方向進行;如果光伏陣列的擾動后輸出功率較大,則說明光伏陣列的輸出功率在增大,同樣的擾動信號需要通過反方向輸入。

    三、電導增量法

    前面通過對于光伏輸出特性的仿真分析可以知道,光伏陣列的電壓功率輸出曲線只有一個峰值點。因此根據(jù)數(shù)學分析可以知道曲線的最高點處有dPdV=0,如此便可以計算出光伏陣列的峰值點。光伏陣列的輸出功率有Ppv=upvipv,兩邊同時求導,就可以得到:

    dPpvdupv=ipv+upvdipvdupv

    可知,當dPpvdupv>0時,upv小于最大功率點電壓;當dPpvdupv<0時,upv大于最大功率點電壓;當dPdV=0時,upv與最大功率點電壓相等。

    當upv-ipvupv此時應增大輸出電壓;當upv>Um時,dipvdupv<-ipvupv此時應減小輸出電壓;當upv=Um時,dipvdupv=-ipvupv此時對應的是最大功率點電壓。

    電導增量法的構(gòu)建基于光伏陣列的功率與電壓輸出關(guān)系曲線,對于環(huán)境的適應性強,可以有效減小誤判情況,其跟蹤控制比較理想。

    參考文獻:

    [1]官二勇,宋平崗,葉滿園.基于最優(yōu)梯度法MPPT的三相光伏并網(wǎng)逆變器[J].電力電子技術(shù),2006,40 (2) : 3334.

    [2]張超,何湘寧.短路電流結(jié)合擾動觀察法在光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制中的應用[J].中國電機工程學報,2006,26(20):98102.

    [3]趙宏,潘俊民.基于Boost電路的光伏電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)[J].電力電子技術(shù),2004,38(3):5557.

    作者簡介:楊媛媛(1984),女,苗族,貴州凱里市人,工程碩士,副教授,單位:貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學院電力工程系,研究方向:電子與通信工程 。

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