MPPT讲解

对MPPT和孤岛检测设备的要求

一、概述

n在光伏逆变电源的研发过程中，有多个关键技术点都是容易算法实现但难于验证，例如MPPT和孤岛。

n为了验证算法有效性和可靠性，通常需要外部的辅助设备进行测试。

MPPT

什么是最大功率点MPP

n太阳能光伏阵列的输出特性具有非线性的特点，并且输出受太阳幅照度，环境温度和负载影响，只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列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（MPP-maximum power point）。为了有效的利用光伏电池，对光伏发电进行最大功率点的跟踪就显得尤为重要。

MPPT-最大功率点追踪

n MPPT的工作原理为:在一个规定的周期内，微处理器定期地主动调节PWM的占空比D，改变太阳能电池的输出电流，从而引起太

阳能电池的输出电压变化，检测太阳能电

池输出电压及输出电流，计算出太阳能电

池阵列的输出功率，然后根据最大功率点

跟踪策略寻找最大功率点的位置。

最大功率点的追踪算法

一般采用搜索算法追踪最大功率点，通过直接测量得到的电信号判断最大功率点的位置，从而进行追踪。包括：

n扰动观察法--通过不断扰动太阳能光伏系统的工作点来许找最大功率点的方向，先扰动输出电压值然后测量其功率变化，与扰动前的功率相比，如果功率值增加，则表示扰动方向正确，否则则重新设置扰动电压值。

n增量电导法--dP/dV=0 时为最大功率点

n恒定电压法—Vmpp/Voc=常数

n短路电流法—Impp/Isc=0.91

n扰动观察法的改进自适应算法—传统的扰动观察法容易使系统产生振荡，难以选择合适的步长来进行扰动，步长小跟踪时间长影响系统的动态响应特性，步长过大输出功率波动变大，稳态误差变大，所以通过加入步长自动在线调整器来保证系统的动，稳态性能。

太阳能电池阵的特性

n太阳能电池阵的输出特性与标准直流电源输出特性的不同之处在于，太阳能电池的输出曲线是圆滑的曲线，而标准电源输出曲线是矩形。

n确定太阳能电池输出曲线的主要参数有：Voc开路电压，Isc短路电流和Pmax峰值功率

太阳能电池阵的特性曲线

太阳能电池阵的特性n当光伏阵列输出电压比较小时，

随着电压的变化，输出电流变

化很小，光伏阵列类似为一个

恒流源；当电压超过一定的临

界值继续上升时，电流急剧下

降，此时的光伏阵列类似为一

个恒压源。光伏阵列的输出功

率则随着输出电压的升高有一

个输出功率最大点。最大功率

跟踪器的作用是在温度和辐射

强度都变化的环境里，通过改

变光伏阵列所带的等效负载，

调节光伏阵列的工作点，使光

伏阵列工作在输出功率最大点。

太阳能电池阵的特性

n太阳能电池阵的IV特

性曲线和输出功率之

间的关系对用户很重

要，因为逆变器会在

峰值功率点把大部分

能量回馈给电网。

模拟光伏电池阵列特性及其保护

以模拟30KW太阳能电池阵列为例：

n输出电压：0～1000VDC

n输出电流：0～30ADC

n DC母线(Voc) 过压保护

n DC母线(Isc) 过流保护

n DC母线防倒灌保护

n接地故障和漏电故障时切断电源

模拟光伏电池阵列功率需求

n MPPT (最大峰值功率跟踪)

-动态模拟

电池单体质量变化

周围环境的变化(和天气相关的)

n能模拟动态的“地影”和云层覆盖

n可调节模拟外部光照和温度变化，以改变系统的V-I曲线。

模拟光伏电池阵列功率需求

n仿真时间0～12小数可设置。

n可实现对多个峰值功率点的模拟。

参考电路

参照的标准

n UL 1741/IEEE1547 n•DIN-VDE 0126-1-1 n•IEC 62116

n•IEC 61000-3-15, etc.