光伏發(fā)電中mppt控制方法概述

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1、光伏發(fā)電中MPPT控制方法概述　　摘要在光伏發(fā)電系統(tǒng)里，為了能充分利用光伏發(fā)電功率，最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）起著無(wú)法替代的作用。本文敘述了兩種在光伏發(fā)電系統(tǒng)中最常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，指出了各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。最后總結(jié)并展望最大功率點(diǎn)跟蹤在光伏系統(tǒng)中的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞最大功率點(diǎn)跟蹤；光伏發(fā)電；MPPT；擾動(dòng)觀測(cè)法；電導(dǎo)增量法；中圖分類號(hào)：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597（2013）051-105-011MPPT概述光伏產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界上增速最快的行業(yè)之一。為了實(shí)現(xiàn)環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展，光伏發(fā)電已成為很多國(guó)家發(fā)展新能源的重點(diǎn)，

2、光伏發(fā)電將是未來(lái)主要的能量來(lái)源。太陽(yáng)能電池板的輸出功率與電池結(jié)溫，負(fù)載和日照的變化的關(guān)系十分密切，具有很強(qiáng)的非線性特點(diǎn)。在特定工作條件下，光伏陣列存在著唯一的最大功率點(diǎn)。如果直接應(yīng)用，很難使之工作在最大功率點(diǎn)，無(wú)法使太陽(yáng)能量得到充分的利用。為了充分利用太陽(yáng)能源，通過(guò)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）的控制方法來(lái)使能量最大化以逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。2常見(jiàn)的MPPT控制方法62.1擾動(dòng)觀測(cè)法擾動(dòng)觀測(cè)法（PerturbationandObservationmethod，P&O）是最大功率跟蹤算法中使用最廣泛的一種算法，基本思想是：首先增加或減小光伏電池板的輸出

3、電壓（或電流），然后觀測(cè)光伏電池輸出功率的變化，根據(jù)功率變化再連續(xù)改變電壓（或電流）的幅值，使光伏電池輸出功率最終工作于最大功率點(diǎn)。擾動(dòng)觀察法由于簡(jiǎn)單易行而被廣泛用于MPPT控制中，但隨著研究的深入，該方法存在的不足之處逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，即存在震蕩和誤判的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于檢測(cè)精度和計(jì)算速度的限制，電壓擾動(dòng)的步長(zhǎng)一般是一個(gè)定值，在這種情況下，就會(huì)產(chǎn)生震蕩。當(dāng)步長(zhǎng)越小時(shí)，震蕩就越小，跟蹤的速度就越慢。要想達(dá)到理想的狀態(tài)，就要在速度和精度做權(quán)衡考慮。在擾動(dòng)觀察算法運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)工作電壓達(dá)到最大功率點(diǎn)附近時(shí)，由于步長(zhǎng)恒定，有些情況下，工作電壓

4、會(huì)跨過(guò)最大功率點(diǎn)，改變擾動(dòng)方向后，工作電壓再一次反向跨過(guò)最大功率點(diǎn)，如此往復(fù)循環(huán)，即出現(xiàn)了震蕩，即擾動(dòng)觀察法的震蕩問(wèn)題。6當(dāng)日照，溫度等外界條件發(fā)生變化時(shí)，光伏陣列的特性缺陷也會(huì)跟著發(fā)生變化。而擾動(dòng)算法卻無(wú)法察覺(jué)到，算法還認(rèn)為是在一條曲線上進(jìn)行擾動(dòng)觀察，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)擾動(dòng)方向誤判的情況，即擾動(dòng)觀測(cè)法的誤判問(wèn)題。定步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀測(cè)法存在震蕩和誤判的問(wèn)題，使系統(tǒng)不能準(zhǔn)確的跟蹤到最大功率點(diǎn)，造成了能量損失，因此需要對(duì)上述定步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀測(cè)法進(jìn)行改進(jìn)。其中，基于變步長(zhǎng)的擾動(dòng)觀測(cè)法可以在減小震蕩的同時(shí)，使系統(tǒng)更快的跟蹤到最大功率點(diǎn)；基于功率預(yù)測(cè)的擾動(dòng)觀測(cè)法可

5、以解決外部環(huán)境劇烈變化時(shí)所產(chǎn)生的誤判現(xiàn)象；基于滯環(huán)比較的擾動(dòng)觀測(cè)法在最大功率點(diǎn)跟蹤過(guò)程中的震蕩和誤判這兩方面均有較好的性能。2.2電導(dǎo)增量法（INC）經(jīng)過(guò)研究，最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)質(zhì)上就是搜索滿足條件的工作點(diǎn)，由于數(shù)字控制中檢測(cè)及控制精度的限制，以近似代替，從而影響了MPPT算法的精確型。一般而言，由步長(zhǎng)決定，當(dāng)最小步長(zhǎng)一定時(shí)，MPPT算法的精度就由對(duì)dP的近似程度決定。擾動(dòng)觀測(cè)法用兩點(diǎn)功率差近似替代微分dP，即從出發(fā)，推演出以功率增量為搜索判據(jù)的MPPT算法。實(shí)際上，為了進(jìn)一步提高M(jìn)PPT算法對(duì)最大功率點(diǎn)的跟蹤精度，可以考慮采用功率全微分近似替

6、代dP的MPPT算法，即從dP=UdI+IdU出發(fā)，推演出以電導(dǎo)和電導(dǎo)變化率之間的關(guān)系為搜索判據(jù)的MPPT算法，即電導(dǎo)增量法。6由于INC法在實(shí)際數(shù)字實(shí)現(xiàn)時(shí)，一般用來(lái)代替，因此，當(dāng)在最大功率點(diǎn)附近一個(gè)步長(zhǎng)范圍內(nèi)搜索工作點(diǎn)電壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)兩邊震蕩的情形，這就是INC法的震蕩問(wèn)題。當(dāng)采用INC法時(shí)，在最大功率點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)三種工作狀態(tài)：第一種工作狀態(tài)為穩(wěn)定在一點(diǎn)的工作狀態(tài)（非MPP點(diǎn)）；第二中工作狀態(tài)為兩點(diǎn)震蕩工作狀態(tài)；第三種工作狀態(tài)為三點(diǎn)震蕩工作狀態(tài)。當(dāng)外界輻照度發(fā)生突變時(shí)，同擾動(dòng)觀測(cè)法一樣，使用電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)也會(huì)出

7、現(xiàn)誤判。基于以上問(wèn)題，研究出了幾種改進(jìn)方法，其中，基于變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法可有效的抑制震蕩問(wèn)題，基于功率預(yù)測(cè)的電導(dǎo)增量法可有效的解決因環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤判現(xiàn)象，而基于中心差分法的電導(dǎo)增量法則能夠減少震蕩和誤判的發(fā)生，有效的提高了MPP的精度。3小結(jié)本文主要對(duì)最大功率跟蹤算法的原理做了簡(jiǎn)單闡述，并比較了幾種常用算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題還需要做進(jìn)一步研究。如能將幾種算法優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，使之能滿足實(shí)際需求是今后的發(fā)展方向。隨著新興能源的不斷發(fā)展和各國(guó)政府的不斷支持下，光伏陣列最大功率跟蹤算法精度和速度的提高將來(lái)未來(lái)的

8、發(fā)展趨勢(shì)。參考文獻(xiàn)6[1]王夏楠.獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)及其MPPT的研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2008.[2]雷元超，陳春根，沈駿，等.光伏電源最大功率點(diǎn)跟蹤