电导增量法实现光伏系统的最大功率点跟踪控制(20180724092046)

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 电导增量法实现光伏系统的最大功率点跟踪控制作者：黄 瑶 黄洪全来源：《现代电子技术》 2008 年第 22 期摘 要：最大功率点跟踪控制是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。介绍光伏并网系统的结构，通过对太阳能电池功率电压曲线的分析，结合光伏并网系统的特性和太阳能电池的最大功率点的跟踪原理，提出一种采用电导增量法来实现光伏系统的最大功率点跟踪的方法。此方法控制精确、响应速度比较快，适用于大气条件变化较快的场合。关键词：太阳能；光伏系统；最大功率点跟踪；电导增量法中图分类号： TM615 ； TP274 文献标识码： B 文章编号： 1004373X(2008)2201802 Maximum Power Point Tracking Control Method Based on Incremental Conductance HUANG Yao,HUANG Hongquan (College of Electrical Engineering,Guangxi University,Nanning,530004,China) Abstract： Maximum Power Point Tracking(MPPT) is one of the important problems for the photovoltaic system.This paper introduces the construction of photovohaic system.A type of maximum power point tracking control method is proposed using incremental conductance based on the analysis of the photovohaic cell ′ s P-V curves,associating it with photovohaic grid-connected inverter ′ s characteristics and mechanism of MPPT.This method can make the control accurate and response pace speedy. Keywords ： solar power;photovoltaic system;maximum power point tracking;incremental conductance 能源紧缺 ,环境恶化是日趋严重的全球性问题。人类为追求可持续性发展，正积极发展可再生能源技术，寻找新能源已经是当前人类面临的迫切课题［ 1］。太阳能以其清沽、无污染，并且取之不尽、用之不竭等优点越来越得到人们的关注。全球能源专家们一致认定［ 2］：太阳能将成为 21 世纪最重要的能源之一。最近几十年，太阳能的光伏利用得到了迅猛的发展，受到了各国的普遍重视。光伏并网发电将太阳能转化为电能馈送给电网，是太阳能发电规模化发展的必然方向。其在缓解能源危机以及保护环境等方面都具有重大意义。龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 光伏系统的主要缺点一是初期投资比较大，二是太阳电池阵列的光电转换效率太低，目前最高的转换效率在实验室条件下也不超过 30％［ 3］。为了解决这些问题，首先要研制价格低廉的并且能量转换效率高的光电材料，其次是在控制上实现太阳电池阵列的最大功率输出。目前，光伏系统的最大功率点跟踪问题已成为学术界研究的热点。1 光伏并网系统的结构光伏并网系统的结构如图 1 所示，控制单元 MPPT 为最大功率跟踪控制单元，其完成太阳电池阵列最大功率点工作电压 的确定。 AVR 为电压调节控制单元，其调节输出为并网电流幅值给定 ，电流控制单元完成并网交流电流的跟踪控制。图 1 并网光伏系统结构图2 光伏阵列输出特性光伏阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响［ 4］。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏电池的输出功率才达到最大值，这时光伏电池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（ Maximum Power Point ， MPP）［ 4］。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪（ Maximum Power Point Tracking ， MPPT）。图 2 为太阳电池阵列的输出功率 P-U 曲线，由图可知当阵列工作电压小于最大功率点电压时，阵列输出功率随太阳电池端电压 上升而增加；当阵列工作电压大于最大功率点电压 时，阵列输出功率随 上升而减小。 MPPT 的实质是一个自寻优过程［ 5-9］，即通过控制阵列端电压 ，使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率。图 2 太阳电池的输出功率 P-U 曲线3 最大功率点跟踪（ MPPT）控制光伏系统常用的最大功率点跟踪方法有 :定电压跟踪、扰动观察法、电导增量法、最优梯度法、滞环比较法、间歇扫描法、模糊控制法、实时监控法、神经网络预测法等［ 10］。这些方法都是根据太阳电池的特性曲线上最大功率点的特点来搜索最大功率点对应的电压，有的方法需要大量的计算，有的方法需要实时采样数据并进行分析。这些方法各有优缺点，可以根据不同的系统要求选用不同的控制方法。3.1 电导增量法