光伏逆變器的MPPT技術(shù)

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1、光伏逆變器的MPPT技術(shù)信息科學與工程學院電氣工程譚芹鳳學號：114611016【摘要】：近年來全球光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量的上升幅度，與光伏發(fā)電系統(tǒng)在各國政府受重視程度相互促進，導致出現(xiàn)光伏發(fā)電技術(shù)熱。光伏發(fā)電技術(shù)的轉(zhuǎn)換效率決定于轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作點，最大功率點跟蹤(MPPT)控制能夠使工作點處于最優(yōu)位置，改善轉(zhuǎn)換效率。本文指出了MPPT控制的難點，并通過對MPPT技術(shù)的比較，闡釋了目前各個方法的優(yōu)缺點，為MPPT在光伏發(fā)電系統(tǒng)的進一步應(yīng)用提供思路?！娟P(guān)鍵詞】：光伏逆變器；最大功率點跟蹤；控制方法；問題；目標一、研究背景和意義1、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)近年來，

2、由于資源和環(huán)境的問題，可再生能源技術(shù)廣受各個國家的重視，在所有可再生能源中，太陽能作為一種新興的綠色能源，以其儲量豐富無污染分布范圍廣泛等優(yōu)點，正得到迅速的發(fā)展該能源有效緩解了石化能源危機環(huán)境污染偏遠地區(qū)的供電等問題，具有重大的現(xiàn)實意義光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將太陽電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化為和電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電，從而既能向負載供電，又能向電網(wǎng)輸送電能的一個系統(tǒng)。2、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池方陣、儲能裝置、逆變裝置、控制裝置、連接裝置3、研究意義光伏器件的輸出功率是光伏器件所受日照強度、器件結(jié)溫的非線性函數(shù)。即使在外部環(huán)境穩(wěn)定的情況下，光伏器件的輸

3、出功率也會隨著外部負載的變化而變化，只有當外部負載與光伏器件達到阻抗匹配時，光伏器件才會輸出最大功率，此時我們稱光伏器件工作在最大功率點(MaximumPowerPoint）MPPT。光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率為電池板的光電轉(zhuǎn)換效率、MPPT效率和逆變器效率三部分乘積，盡管太陽能資源是無窮盡的，但由于太陽光輻射密度太低。導致太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率非常低。目前，大多數(shù)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率僅為10％一20％左右。在此背景下，高效率且具有成本效益的逆變器成為評定太陽能發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標。高效率MPPT技術(shù)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率提高和成本降低有十分重要的意義。二、

4、國內(nèi)外研究水平1、國外研究水平西班牙、德國、美國、日本對本國光伏產(chǎn)業(yè)的政策扶持，光伏發(fā)電用逆變器進入了一個快速增長的階段。歐洲式全球光伏市場的先驅(qū)，具備完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏逆變器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。SMA是全球最早也是最大的光伏逆變器生產(chǎn)企業(yè)（德國市場占有率達50%以上），約占全球市場份額的三分之一，第二位是Fronius。全球前七位的生產(chǎn)企業(yè)占領(lǐng)了近70%的市場份額。2、國內(nèi)研究水平國內(nèi)光伏并網(wǎng)逆變器市場規(guī)模較小，生產(chǎn)逆變器的廠商眾多，但專門用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器制造商并不多，在逆變器技術(shù)質(zhì)量、規(guī)模上與國外企業(yè)仍具有較大差距。目前具有較大規(guī)

5、模的廠商有合肥陽光、北京科諾偉業(yè)、北京索英、志誠冠軍、南京冠亞、上海英偉力新能源科技有限公司等企業(yè)。目前這些企業(yè)用于光伏系統(tǒng)的產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢。三、研究內(nèi)容和擬采用方法1、MPPT技術(shù)對比在光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率計算中光伏轉(zhuǎn)換效率比重很大，如果不妥善解決，會導致整體效率下降轉(zhuǎn)換效率決定于轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作點，最大功率點跟蹤(MPPT)控制能夠使工作點處于最優(yōu)位置，改善轉(zhuǎn)換效率，減少發(fā)電成本，是目前應(yīng)用比較成熟的技術(shù)。一個比較好的MPPT控制要做到5點：快速、高效、獨立、準確、低價。這些特點可以用來對當前使用的MPPT的幾種算法進行評價，如表1所示。MP

6、PT技術(shù)光伏陣列相關(guān)性是否實際最大功率點跟蹤模擬還是數(shù)字是否周期調(diào)整追蹤速度構(gòu)架復雜度檢測參數(shù)擾動觀察法不相關(guān)是都有無需變化低電壓、電流增量電導法不相關(guān)是數(shù)字無需變化中等電壓、電流固定電壓法相關(guān)不是都有需要中等低電壓固定電流法相關(guān)不是都有需要中等中等電流模糊控制相關(guān)是數(shù)字需要快速高變化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)是數(shù)字需要快速高變化紋波關(guān)聯(lián)控制不相關(guān)是模擬無需快速低電壓、電流電流掃描法不相關(guān)是模擬無需快速低電壓、電流直流母線電容電壓升降控制法不相關(guān)不是都有無需中等低電壓負載電流或電壓最大化控制不相關(guān)不是模擬無需快速低電壓、電流P—V、P—I曲線斜率反饋控制不相關(guān)是

7、數(shù)字無需快速中等電壓、電流陣列可重構(gòu)相關(guān)不是數(shù)字需要慢高電壓、電流線性電流控制相關(guān)不是數(shù)字需要快速中等照度最大功率點電流與電壓計算法相關(guān)是數(shù)字需要------中等照度、溫度狀態(tài)空間法相關(guān)是都有需要快速高電壓、電流單環(huán)控制相關(guān)不是都有需要快速中等電流最佳定點電壓法相關(guān)不是都有需要------低無線性重置坐標法相關(guān)不是數(shù)字無需------高電壓、電流滑?？刂撇幌嚓P(guān)是數(shù)字無需快速中等電壓、電流表1MPPT技術(shù)對比2、存在的問題據(jù)統(tǒng)計，在IEEE中研究MPPT的有影響力的論文已超過300篇，很多是假設(shè)光伏特性只有一個峰值，以此為依據(jù)的論文研究在陰影阻擋及光

8、伏組件之間不匹配等情況導致的多峰值條件下是不適用的。目前在國際上研究MPPT的重點可以歸納為四個方面：（1）如何能以最少步