光伏逆变器的三大MPPT算法优劣势分析
作者:管理员    发布于:2022-06-23 21:07:21    文字:【】【】【
1.MPPT概述

        下图是太阳能电池板的伏安曲线和功率曲线,可以看出随着电压的增大,电流总是减小的,而功率有最大值。



      太阳能电池板的最优工作点称为最大功率点,它主要取决于电池板的工作温度和当时的光照水平。在不同的温度和光照强度下太阳能电池板的最大功率点不同,要使太阳电池板尽可能地工作在最大功率点,需要使用光伏最大功率跟踪(MPPT) ,MPPT技术实施最重要的是寻找合适的MPPT控制算法,能在快速变化的天气条件下有效地跟踪最大功率点,控制电池板尽可能地工作在最大功率点上。


2.MPPT算法
        MPPT有多种算法,常见的有恒压跟踪法、电导增量法和干扰观测法(又称为爬山法)等,下面分别讨论。

(1)恒压跟踪法



        从上图可以看到,当温度一定时,不同光强下太阳能电池板的最大功率点几乎落在同一根垂直线的两侧邻近,这就有可能把最大功率线近似地看成电压V为常数的一根垂直线,使光伏电池板工作于某一个固定的电压(一般是开路电压的76%),恒压跟踪法是一种近似最大功率的跟踪方法。
优点:实现简单,复杂度低。
不足:功率损失大;不能适应环境改变;温度变化时,开路电压随之变化,而恒压跟踪法的电压是一个恒定值,因此跟踪效率不高;


(2)电导增量法
        电导增量法通过比较太阳能电池板的电导增量和瞬间电导来输出控制信号。当输出电导的变化量等于输出电导的负值,即满足:

时,太阳能电池板工作在最大功率点。

        当太阳能电池板的电导增量与瞬间电导的和大于0时,应增加太阳能电池板工作电压,使其达到最大功率点;当太阳能电池板的电导增量与瞬间电导的和小于0时,应减小太阳能电池板工作电压,使其达到最大功率点。

        电导增量法控制精确,响应速度比较快,适用于大气条件变化较快的场合,但是对硬件的要求特别是传感器的精度要求比较高,系统各个部分响应速度都要求比较快,因而整个系统的硬件造价会比较高
        就理论而言,电导增量法的理论表达是无可挑剔的,但是当传感器的精度有限时,处理器对太阳能电池板的电导增量和瞬间电导的计算会有误差,于是将不可避免的产生跟踪不准确的情形。

优点:误判率低,跟踪精度高。
不足:硬件要求高,算法实现复杂。


(3)干扰观测法
        干扰观测法,通过将本次太阳能电池板的输出功率和上次的相比较,来确定增加或减少太阳能电池板工作电压来实现MPPT。

        设在某一时刻t1,太阳能电池板的输出功率为P1,处理器输出信号使太阳能电池板工作电压增大ΔV,一段时间Δt后,在时刻t2(t2=t1+Δt)检测到太阳能电池板的输出功率为P2。若 ΔP(ΔP=P1-P2)为正,则应该使太阳能电池板工作电压继续增大ΔV,直到ΔP=0;若ΔP为负,则应该使太阳能电池板工作电压减小ΔV,直到ΔP=0。
对于ΔV,应选取合适的值。如果ΔV的值太大,太阳能电池板的输出会在最大功率点左右浮动;如果ΔV的值太小,虽然可以保证了跟踪精度,但是需要更多的时间,当最大功率点变化频繁时效果会变差。
优点:硬件成本低,实现算法容易。
不足:不能判定合适达到MPPT,存在震荡。



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