第7章 最大功率点跟踪(MPPT)技术.
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法光伏并网控制系统的最大功率点跟踪(MPPT)方法【大比特导读】最大功率点跟踪(MPPT)是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。
本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。
摘要：最大功率点跟踪(MPPT)是光伏并网逆变器控制策略中的核心技术之一。
本文首先介绍了光伏组件的输出特性，然后具体分析了3种典型的MPPT控制方法，并总结3种方法各自的特点和不足。
关键字：光伏发电系统，最大功率点跟踪，MPPT控制方法1 引言日本福岛核电站事故之后，多国陆续宣布暂停核电建设，而太阳能是永不枯竭的清洁能源，并且更加稳定、安全。
据国家权威数据，在“十二五”期间，中国光伏发电装机容量达到2000万千瓦。
但由于光伏组件本身特性的非线性，受环境温度、日照强度、负载等因素的影响，均会使其输出最大功率点发生变化，导致光伏组件转换效率很低。
而所有光伏发电系统均希望光伏组件在相同日照、温度条件下输出尽可大的功率，这就提出了对光伏组件最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的问题。
本文首先讨论了光伏组件本身的P-V，I-V特性，以及温度、光照的影响;然后具体分析了几种常用的MPPT控制方法，并对3种MPPT控制方法作简单的比较。
2 光伏组件的特性A. 物理数学模型根据半导体物理学理论，太阳能组件的等效物理模型如图1所示。
其中：IPH 与日照强度成正比的光生电流;I0 光伏组件反向饱和电流，通常其数量级为10-4A;n 二极管因子;q 电子电荷， ;K 玻尔兹曼常数， J/K;T绝对温度( K);RS光伏组件等效串联电阻;RP光伏组件等效并联电阻;式(1)中参数IPH、Io、Rs、RP、n与太阳辐射强度和组件温度有关，而且确定这些参数也十分困难。
B. 温度、光照对输出特性的影响受外界因素(温度、光照强度等)影响，光伏组件输出具有明显的非线性，图2、图3分别给出其I-V特性曲线和P-V特性曲线。
最大功率点跟踪(MPPT)技术简介
复旦大学
内容
• • • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介 我们计划采用的MPPT方案
复旦大学
MPPT优点
MPPT控制器可以智能调节太阳能 发电板的工作电压，使太阳能板始 终工作在V-A特性曲线的最大功率 点。 比较普通太阳能控制器，对太 阳能板发电功率的利用率提高了 10—30%
我们计划采用的MPPT方案
• 调查发现，目前市场上几乎所有高端太阳能路灯控制器都
采用了MPPT技术。目前，人们通常将MPPT控制与DC/DC变换器 连接起来，通过硬件控制来达到最大功率点的跟踪。介于此， 我们计划使用一种内置了MPPT算法的DC/DC升压转换器 -SPV1020 。 • 下面介绍SPV1020的主要特性和在太阳能光伏板上的应用图。
复旦大学
我们计划采用的MPPT方案
• spv1020主要特性：
• • • • • • • • ■PWM模式DC-DC升压转换器 ■精度达到0.2%的MPPT算法 ■工作电压范围0～36 V ■过压，过流，过温保护 ■内置软启动 ■效率可达98% ■在低太阳辐射时自动转换到效率提高模式-brust模式 ■SPI接口
复旦大学
内容
• • • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介 我们计划采用的MPPT方案
复旦大学
MPPT工作原理
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）。为了提高太阳能转化效率，就必须使系统保持运 行在PV面板最大功率点附近。
太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
I(mA)
曲线1 曲线2
负载1
A1
A2 B1
负载2 B2
O
U(mV)
➢最大功率点A1→最大功率点B1 (条件：将系统负载特性由负载1改为负载2)
➢最大功率点B1→最大功率点A1
(条件：将系PPT技术的基本原理和性能检测方法
由上述公式推导，可得系统运行点与最大功率点的判据如下：
① G+dG>0，则UPV<UMPP，需要适当增大参考电压来达到最大
功率点；
② G+dG<0，则UPV>UMPP， 300
250
需要适当减小参考电压来达 200
输出功率（W）
到最大功率点；
150
100
③ G+dG=0，则UPV=UMPP， 50
0
由此可得
IPV dIPV G dG 0 UPV dUPV
式中，G为输出特性曲线的电导；dG为电导G的增量。由
于增量dUPV和dIPV可以分别用ΔUPV和ΔIPV来近似代替，可得：
dUPV t2 UPV t2 UPV t2 UPV t1 dIPV t2 IPV t2 IPV t2 IPV t1
dPPV 0 dU PV
最大功率点
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
此时系统正工作在最大功率 点处；
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 输出电压（V）
常用的最大功率点跟踪算法
光伏电池仿真模型设计
仿真结果
由此可见，光伏发电系统中的MPPT控制策略，就是先根 据实时检测光伏电池的输出功率，再经过一定的控制算法预测 当前工况下光伏电池可能的最大功率输出点，最后通过改变当 前的阻抗或电压、电流等电量等方式来满足最大功率输出的要 求。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术优化
光伏发电系统中的最大功率点跟踪技术优化随着可再生能源的快速发展，光伏发电系统成为了一种重要的绿色能源解决方案。
光伏发电系统的核心是太阳能电池板，它将太阳能转化为直流电能。
然而，太阳能电池板的输出功率和太阳辐射强度之间存在一个非线性的关系，即存在一个最大功率点。
为了最大化光伏发电系统的效能，需要使用最大功率点跟踪技术来实现最大功率点的稳定锁定。
最大功率点跟踪技术（MPPT）是一项关键技术，可以确保光伏发电系统在不同光照条件下始终在最大功率点运行。
其目标是通过调整太阳能电池板的工作点，使得输出功率达到峰值。
而光伏发电系统的效率和经济性主要取决于MPPT技术的优化与应用。
在光伏发电系统中，常见的MPPT技术有模拟技术和数字技术两类。
模拟技术是通过传统的电路设计方法实现MPPT的一种方法。
其中最常见的是基于模拟电路的功率转移技术（P&O）和逐渐逼近法（GA）。
P&O技术是通过测量输入电流和电压来实现最大功率点的跟踪，然后根据该信息调整电池板的工作点。
虽然这种方法简单而成本较低，但受到环境条件的不稳定以及传感器测量误差的影响，造成功率输出不稳定的问题。
逐渐逼近法利用电池板工作电压的信号及其变化趋势，通过不断调整工作点来逼近最大功率点。
尽管逐渐逼近法的效果相对较好，但它的处理效率较低，且受到光照辐射和温度变化的影响较大。
数字技术则通过数字信号处理器（DSP）或微处理器来实现MPPT。
其中最常见的是基于模型预测控制（MPC）和人工智能（AI）技术的MPPT。
MPC技术通过根据太阳辐射变化模型，预测最佳功率点，并调整工作点。
这种技术不仅能够实现精确的功率跟踪，而且对于不同环境条件下的光伏发电系统具有较好的适应性。
人工智能技术则运用神经网络和模糊控制等方法，通过学习和自适应来实现最大功率点跟踪，更加适用于复杂环境和非线性系统。
为了进一步优化光伏发电系统中的MPPT技术，可以考虑以下几方面的优化措施：首先，改进传感器和测量方法，以提高最大功率点跟踪准确度。
第7章 最大功率点跟踪(MPPT)技术
最大功率点电压与开 路电压之间存在近 似的线性关系
图7-3 光伏电池不同日照强度下的P-V特性曲线
Umpp K1Uoc
14
2016/12/30
济南大学物理学院
定电压跟踪法特点：
(1)开环控制，控制简单，控制易实现; (2)系统不会出现因给定的控制电压剧烈变化而引起 振荡，具有良好的稳定性; (3)控制精度差，系统最大功率跟踪的精度取决于给 定电压值选择的合理性; (4)控制的适应性差，当系统外界环境，如太阳辐射 强度，光伏电池板温度发生改变时系统难以进行准 确的最大功率点跟踪。
2016/12/30
济南大学物理学院
7-1111
• 从上面的分析中看出，光伏电池的输出是一个 随机的、不稳定的供电系统。工作时由于光伏 电池的输出特性受负荷状态、光照强度、环境 温度等的影响而大幅度变化， 其短路电流与日 照量几乎成正比关系增减，开路电压受温度变 化的影响较大。 • 最大功率点时刻在变化。因此，就不能用等效 电阻的方法获取最大功率。 • 由于光伏电池的输出特性是复杂的非线性形式， 难以确定其数学模型，无法用解析法求取最大 功率。
图7-1 光伏电池不同温度、日照强度下的I-V特性曲线
2016/12/30
济南大学物理学院
8
• 由图7-1可知，光伏电池既非恒压源，也非恒流 源，是一种非线性直流源。输出电流在大部分 工作电压范围内相对恒定，最终在一个足够高 的电压之后，电流迅速下降至零。 • 光伏电池的输出特性近似为矩形，即低压段近 似为恒流源，接近开路电压时近似为恒压源。 • 温度相同时，随着日照强度的增加，光伏电池 的开路电压几乎不变，短路电流有所增加；日 照强度相同时，随着温度的升高，光伏电池的 开路电压下降，短路电流有所增加。
太阳能发电系统中的最大功率点跟踪技术
太阳能发电系统中的最大功率点跟踪技术在太阳能发电系统中，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）技术是一项重要的研究课题。
太阳能电池的输出电压与环境光强、温度等因素有关，而发电系统的效率取决于电池输出的最大功率。
因此，为了最大限度地提高太阳能发电系统的效率，确保高效率的能量转换和系统的长期稳定运行，MPPT技术应运而生。
MPPT技术是通过对太阳能电池组进行电压和电流的调整，使得系统工作在太阳能电池的最大功率点处。
太阳能电池的输出功率与其电流和电压的乘积有关，即P=I*V。
在太阳能电池的I-V特性曲线中，最大功率点是该曲线上功率最大的点，实现这个点上的功率输出是MPPT算法的核心目标。
MPPT技术的核心思想是实时监测、计算和跟踪太阳能电池组的工作状态，以调整电压和电流，使得系统工作在最大功率点处。
为了实现MPPT技术，研究人员提出了许多方法和算法，常见的有Incremental Resistance（增量电阻法）、Perturbation & Observation（扰动观察法）和模糊控制法等。
增量电阻法是最早提出的一种MPPT方法，该方法通过对太阳能电池组的电压进行微小变化，并测量此时太阳能电池的输出功率变化，根据增量功率与增量电阻之间的关系判断最大功率点位置。
虽然该方法原理简单，但在快速变化的工况下，其响应速度较慢。
扰动观察法是另一种常见的MPPT方法，该方法通过逐步增加或减少太阳能电池的工作点电压，并观察功率的变化情况，根据功率变化趋势确定最大功率点位置。
该方法相对于增量电阻法有着更快的响应速度和更高的精度，但在光照强度变化剧烈的环境下，可能无法快速找到最大功率点。
除了上述两种方法外，模糊控制法也广泛应用于MPPT技术中。
模糊控制利用模糊逻辑推理来实现对电池组的电压和电流进行调整，以使得系统电池工作在最大功率点处。
该方法通过建立模糊控制规则和输入输出模糊化来实现MPPT功能，并具有较好的适应性和鲁棒性。
最大功率跟踪的控制原理
最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种：（1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。
这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低；（2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。
这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境；（3）导纳微分法(又称增量电导法)，认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。
因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV的计算结果是否等于－I/V，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。
该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。
上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。
第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。
后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。
三、太阳能电池功率追踪访法及算法扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。
由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。
扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。
关于MPPT的开题报告
关于MPPT的开题报告引言随着太阳能光伏发电的快速发展，光伏逆变器作为关键设备之一，正变得越来越重要。
光伏逆变器的性能优化是提高光伏发电系统效率的关键。
最大功率点跟踪（MPPT）技术是光伏逆变器中非常重要的一环。
本文将对MPPT技术进行探讨和研究。
MPPT技术概述最大功率点跟踪技术是光伏发电系统中用来提取太阳能电池板输出最大功率的方法。
MPPT技术的目标是通过调整电池板输入电压和电流，使其工作在最佳工作点，从而实现最大功率的提取。
MPPT技术的应用能够提高光伏发电系统的效率，提高能源利用率。
MPPT技术原理MPPT技术的原理基于光伏电池的伏安特性曲线。
光伏电池的伏安特性曲线是描述光伏电池在不同电压和电流下的输出特性的曲线。
最大功率点即伏安特性曲线上的最高功率点。
MPPT技术通过实时监测光伏电池的输出电压和电流，并计算出当前的功率值。
通过不断调整光伏电池的工作点，使其逼近最大功率点。
常用的MPPT算法包括Perturb and Observe（P&O）、Incremental Conductance（IncCond）和Hill Climbing等。
MPPT技术的优势MPPT技术具有如下优势：1.提高光伏发电系统的效率：MPPT技术能够使光伏电池工作在最佳工作点，从而提高光伏发电系统的效率。
2.增加能源利用率：通过提取光伏电池的最大功率，MPPT技术能够充分利用太阳能资源，提高能源的利用率。
3.自适应性强：MPPT技术能够根据光照条件的变化自动调整光伏电池的工作点，适应不同的工作环境。
MPPT技术的应用MPPT技术广泛应用于光伏发电系统中。
光伏逆变器是光伏发电系统中的核心设备，也是MPPT技术的应用场景之一。
光伏逆变器通过监测光伏电池的输出电压和电流，以及经过MPPT算法计算出的功率值，实现对光伏电池工作点的调整，从而提高系统的效率。
除了光伏逆变器，MPPT技术还可以应用于光伏充电器、太阳能追踪器等设备中。
最大功率点跟踪控制的方法
最大功率点跟踪控制的方法最大功率点 (Maximum Power Point) 跟踪控制(MPPT)是指在太阳能电池阵列中，通过一定的电路和控制策略，实现扫描整个太阳能电池阵列，从中找到当前工作状态下的最大功率点，并最终控制整个太阳能电池阵列工作在该最大功率点处，从而使得太阳能电池的输出功率最大化，以提高太阳能发电的效率和经济性。
最大功率点跟踪控制技术是太阳能电池阵列控制的重要技术，不仅可以将太阳能电池的输出功率最大化，同时还能提高系统的可靠性、稳定性和使用寿命等方面的性能。
下面将介绍最大功率点跟踪控制的几种方法。
1. 模拟式最大功率点跟踪控制模拟式最大功率点跟踪控制是最早出现的一种方法，也是相对简单的一种方法。
该方法的核心是通过调节单片机的PWM信号，控制电荷控制器输出电压和电流，使得电荷控制器输出的功率达到最大值。
但是，该方法存在着效率低下、稳定性差、不够灵活等缺点。
2. 开环跟踪方法开环跟踪方法是指进行一定的计算得到最大功率点的位置，然后使用控制器直接控制输出电压和电流，以使得太阳能电池处于最大功率点。
该方法具有工作简单、可靠性高等优点，但是由于无法根据输出功率对最大功率点进行跟踪调整，同时还容易受到天气和环境等因素的影响，存在着功率损失和不够灵活等缺点。
3. 闭环反馈跟踪方法闭环反馈跟踪方法是一种对于开环跟踪的改进方法。
在闭环反馈方式下，控制器会根据实际输出功率来调节工作点，以精准地跟踪到最大功率点。
基于闭环反馈思想，目前常见的控制器有基于模糊控制、神经网络控制和PID控制等，这些控制器的应用难度和控制效果各不相同。
例如，模糊控制器可以灵活应对光照强度和温度变化等复杂的环境因素，但需要充分的实验数据和模型的准确性作为基础。
神经网络控制器具有良好的适应性和泛化能力，但是需要大量的数据训练和计算资源，并且难以进行解释。
PID控制器具有成熟的算法和实现方法，但对电流、电压等参数的变化较为敏感，需要进行较为精确的参数调节，因此需要一定的实际操作经验和技术支持。
最大功率点跟踪(MPPT)
电子知识最大功率点(2)MPPT(14)MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。
所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。
下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。
所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
这样设定的原因，(有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V!现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。
传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。
但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。
那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。
MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。
它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。
就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。
电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。
理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。
从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器为什么要使用MPPT ?太阳能电池组件的性能可以用U-I曲线来表示。
最大功率点跟踪（MPPT）
最大功率点跟踪（MPPT）MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。
所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。
下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。
所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
这样设定的原因，(有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp 会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V!现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。
传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。
但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。
那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。
MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。
它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。
就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。
电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。
理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高 20%-30%。
从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器为什么要使用MPPT ?太阳能电池组件的性能可以用U-I曲线来表示。
光伏系统工程师招聘笔试题及解答
招聘光伏系统工程师笔试题及解答(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、光伏系统中，将太阳能转换为电能的主要部件是：A、蓄电池B、逆变器C、光伏组件D、控制器2、光伏系统中的最大功率点跟踪（MPPT）技术主要用于：A、提高蓄电池的充放电效率B、降低光伏组件的温升C、提高光伏发电系统的输出功率D、延长光伏发电系统的使用寿命3、光伏系统工程师在设计中，以下哪种光伏组件类型转换效率最高？A、多晶硅太阳能电池B、单晶硅太阳能电池C、薄膜太阳能电池D、非晶硅太阳能电池4、在光伏系统中，以下哪个参数通常表示光伏组件的输出功率与光照强度成正比？A、短路电流B、开路电压C、填充因子D、转换效率5、光伏系统中，以下哪种组件主要用于将太阳光能转换为电能？A. 光伏电池组件B. 光伏逆变器C. 光伏支架系统D. 光伏电缆6、在光伏系统中，提高系统效率的关键因素不包括以下哪项？A. 光伏电池的转换效率B. 光伏组件的安装角度C. 光伏系统的温度D. 光伏系统的运行时间7、光伏系统工程师在进行光伏发电系统设计时，以下哪个因素不是影响系统发电量的主要因素？A. 光照强度B. 光伏组件的转换效率C. 系统的负载特性D. 系统的储能能力8、在光伏系统中，以下哪个部件不属于光伏发电系统的主要组成部分？A. 光伏组件B. 逆变器C. 电缆D. 空气开关9、光伏发电系统中，下列哪种组件负责将光能转化为电能？A. 光伏电池B. 光伏支架C. 逆变器D. 防护罩二、多项选择题（本大题有10小题，每小题4分，共40分）1、以下哪些技术属于光伏系统组件的关键技术？（）A、太阳能电池材料研究B、光伏组件封装技术C、光伏逆变器设计D、光伏发电系统优化设计E、光伏电站运行维护2、在光伏系统中，以下哪些因素会影响光伏发电量？（）A、日照时长B、组件倾斜角度C、组件温度D、逆变器效率E、环境温度3、光伏系统工程师在设计和实施光伏项目时，以下哪些因素是影响光伏发电系统性能的关键因素？（）A. 光伏组件的效率B. 逆变器的工作效率C. 系统的损耗率D. 气候条件E. 地形因素4、在光伏系统中，以下哪些设备或技术有助于提高光伏系统的可靠性和使用寿命？（）A. 优化设计的光伏支架B. 高质量的光伏组件C. 采用冗余设计D. 定期维护和检查E. 使用高性能的逆变器5、以下哪些因素会影响光伏系统的发电效率？（）A、光伏组件的转换效率B、光伏组件的温度系数C、光伏系统的倾斜角度D、光伏系统的地理位置E、环境温度6、在光伏系统中，以下哪些设备或组件通常需要定期维护？（）A、光伏组件B、逆变器C、支架结构D、电缆E、防雷设备7、以下哪些是光伏组件的主要类型？（）A. 单晶硅光伏组件B. 多晶硅光伏组件C. 非晶硅光伏组件D. 钙钛矿光伏组件E. 金属化光伏组件8、在光伏系统中，以下哪些因素会影响光伏发电系统的输出功率？（）A. 光照强度B. 光伏组件的倾斜角度C. 光伏系统的负载D. 环境温度E. 光伏组件的功率等级9、关于光伏系统的效率，以下说法正确的是：A、光伏组件的效率是指光伏组件将太阳光转化为电能的效率B、光伏系统的效率受到光伏组件、逆变器、电池等各个组成部分效率的影响C、光伏系统的效率可以通过提高光伏组件的转换效率、优化系统设计等方法来提升D、光伏系统的效率与太阳辐射强度、环境温度等因素无关三、判断题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、光伏系统工程师在设计和安装光伏发电系统时，必须确保所有组件的电压和电流值完全匹配。
MPPT 技术简介
MPPT 技术简介免费！！免费获得在我站的广告2009-02-02 20:57:14 作者：三生石来源：希萌光伏与可再生能源网太阳电池的工作特性太阳能光电池的输出电压与电流有非线性的特性，如图1；在不同的大气条件下，因日照量与温度不同每个工作曲线都不一样，其输出功率也会随着日照与温度的变化而改变；在一定的温度和日照强度下，太阳电池具有唯一的最大功率点，当太阳能电池工作在该点时，才能输出当前温度和日照条件下的最大功率。
图1.太阳光电模块的特性曲线太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT）在光伏系统中，通常要求太阳电池的输出功率始终最大，即系统要能跟踪太阳电池输出的最大功率点。
因此，在最优化的太阳能系统设计中，充电控制器或逆变器必须对太阳能面板的输出电压或电流进行扰动及控制，使得实际的太阳能面板工作点正好和太阳能电池的最大功率点重合；此时，太阳能电池以最大功率输出，这就是所谓的太阳电池的最大功率跟踪，Maximum Power Point Tracking，简称MPPT。
由于实际的太阳能系统运行中，光照条件随时都在变化，因此，MPPT是随时都要进行调整。
MPPT的追踪过程如图2所示：图2.最大功率追踪控制的轨迹图MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。
所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。
下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。
所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
MPPT相关知识点
MPPT相关知识点在太阳能光伏系统中，提高光伏电池组的发电效率是一个重要的挑战。
为了充分利用太阳能的能量，最大功率点跟踪（MPPT）技术被广泛应用于光伏系统中。
本文将分步骤介绍MPPT相关的知识点。
第一步：了解最大功率点跟踪（MPPT）最大功率点跟踪（MPPT）是太阳能光伏系统中的一种技术，其目的是通过调整电池组的工作点，以使其输出的功率达到最大值。
这可以通过改变电池组的电压和电流来实现，以使其在不同的光照条件下工作。
第二步：掌握MPPT算法的原理常见的MPPT算法包括Perturb and Observe（P&O）、Incremental Conductance（IncCond）和Hill Climbing等。
这些算法通过测量电池组的电压和电流，并与预设的最大功率点进行比较来确定电池组的工作点。
第三步：了解MPPT控制器的工作原理MPPT控制器是实现MPPT算法的关键组件。
控制器通常由微控制器、模拟电路和功率转换电路组成。
它通过接收来自电池组的电压和电流信号，并根据预设的最大功率点来调整电池组的工作点。
第四步：掌握MPPT系统的特点和优势使用MPPT技术可以显著提高太阳能光伏系统的效率。
其中的主要优势包括：1.最大化能源利用：MPPT技术可以确保光伏电池组始终在最大功率点工作，从而最大化能源利用。
2.自适应性：MPPT算法可以根据不同的光照条件进行自适应调整，以确保系统的稳定性和高效性。
3.实时性能监控：MPPT控制器可以实时监测电池组的电压和电流，并提供相关的性能指标和报警信息。
第五步：了解MPPT的应用领域MPPT技术广泛应用于太阳能光伏系统中，主要包括家庭和商业光伏发电系统、太阳能光伏电池板、太阳能充电器和太阳能逆变器等领域。
结论最大功率点跟踪（MPPT）技术是太阳能光伏系统中的重要技术之一。
通过了解MPPT的原理、掌握MPPT算法和控制器的工作原理，我们可以更好地理解MPPT技术的应用和优势。
最大功率跟踪的控制原理
最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种：（1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。
这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低；（2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。
这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境；（3）导纳微分法（又称增量电导法），认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。
因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV 的计算结果是否等于－I/V ，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。
该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。
上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。
第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。
后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。
三、太阳能电池功率追踪访法及算法扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。
由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。
扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。
太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究
太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术研究一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。
太阳能光伏发电作为一种清洁、可持续的能源利用方式，受到了广泛的关注。
然而，太阳能光伏电池的输出功率受到光照强度、温度等多种因素的影响，存在非线性、时变性和不确定性等特点，使得其最大功率点的跟踪成为一个具有挑战性的技术问题。
因此，研究太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术，对于提高光伏系统的发电效率、降低运行成本、推动太阳能光伏发电技术的发展具有重要意义。
本文旨在深入研究和探讨太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的相关理论和应用。
我们将对太阳能光伏发电系统的基本原理和特性进行详细介绍，为后续的研究提供理论基础。
然后，我们将重点分析最大功率点跟踪技术的基本原理和常用方法，包括恒定电压法、扰动观察法、增量电导法等，并比较它们的优缺点和适用范围。
接着，我们将探讨一些新兴的最大功率点跟踪技术，如基于模糊控制、神经网络、遗传算法等智能优化算法的方法，并分析它们在提高跟踪精度和响应速度方面的优势。
本文还将对最大功率点跟踪技术的实际应用进行研究。
我们将介绍一些典型的太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的实现方案和案例分析，包括硬件电路设计、软件编程、实验测试等方面，以期为读者提供全面的技术参考和实践指导。
我们将对太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的发展趋势和前景进行展望，分析未来研究方向和挑战，为推动太阳能光伏发电技术的发展提供有益的参考。
二、太阳能光伏电池工作原理及特性太阳能光伏电池，也称为太阳能电池板，是一种将太阳光直接转换为电能的装置。
其工作原理基于光伏效应，即当太阳光照射在光伏电池上时，光子会与电池内部的半导体材料相互作用，导致电子从原子中释放并被收集，从而产生电流。
这个过程不需要任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此太阳能光伏电池是一种高效、无污染的能源转换方式。
最大功率点跟踪原理
最大功率点跟踪原理最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，简称MPPT）是一种可以提高太阳能发电效率的技术。
它可以通过检测太阳能电池特性动态调整系统参数以获得最大功率输出，从而提高发电效率，节能降耗和节省成本。
太阳能电池作为一种可再生能源，受到环境变化影响较大，因此其输出功率会随着环境变化而变化。
太阳能电池具有一定的特性，即电压和电流之间存在一个特定的最大功率点，在此最大功率点，太阳能电池可获得最大的转换效率。
在这种情况下，最大功率点跟踪系统的目的就是为了检测当前环境的变化，自动调整系统参数，使太阳能电池能够达到最大功率。
最大功率点跟踪的基本原理如下：首先，它通过一种复杂的控制算法，监测控制电路对太阳能电池的当前电压和电流，并识别出当前系统的最大功率点。
然后，系统会将功率调节系统的输出调节到最大功率点来达到最大效率。
最大功率点跟踪系统主要由逆变器、控制电路和传感器等部件组成。
其中，逆变器是核心组件，其作用是把直流电源转换成交流电源，而控制电路则负责把外部的电压和电流信号变换成内部的控制信号，以此控制逆变器的工作状态。
传感器则可以实时检测太阳能电池的输出电压和电流，再根据特定算法反馈给控制电路，以使系统输出更贴近最大功率点。
最大功率点跟踪技术的好处不仅仅是它可以提高系统的发电效率，还能节省成本。
通过该技术的应用，大大减少了太阳能发电过程中的电池损耗，有效的提升了系统的性能，节省了电力成本。
此外，MPPT技术只需要少量的功耗，却可以提高发电效率，减少太阳能发电损耗，从而节约用电量，从而节省用电成本。
最后，MPPT技术还可以减少太阳能发电系统的故障率，从而使系统利用率更高，节约投资成本。
总之，最大功率点跟踪技术是一项先进的可再生能源技术，它的应用可以有效的提高太阳能发电效率，减少电池损耗，节约用电成本，节省投资成本，减少故障率，从而推动可再生能源发电的发展。
本文分析了最大功率点跟踪原理，从而有效的提高太阳能发电效率，节省成本，从而促进可再生能源发电的发展。
太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术(教学课件PPT)
主要内容
MPPT技术的发展
了解
MPPT技术的基本原理和性能检测方法 掌握
各种MPPT控制方法的分类 了解
基于采样数据的直接MPPT控制法 掌握
MPPT在光伏并网控制系统中的应用 掌握
一、MPPT技术的发展
§1. MPPT技术的发展轨迹
➢ 最早出现的光伏功率输出控制方法是恒压（CVT）控制，即
当光照强度或温度发生变化时，始终控制光伏电池输出电压
一、MPPT技术的发展
（3）实验验证困难 MPPT很难进行实验验证，主要原因有二：一是难以保证
实验条件的均一性；二是很难确定实际的最大功率点。目前的 实验方法主要有以下几种：
① 短时实测。直接用阳光照射下的光伏电池作为电源，在 较短的时间段内进行实验。优点：能体现光伏电池的真实特性 ；缺点：难以保证实验条件的均一性，无从知道实际的最大功 率点，不便于设定各种实验条件以适应不同的测试需求，灵活 性差。
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
I(mA)
曲线1 曲线2
负载1
A1
A2 B1
负载2 B2
O
U(mV)
➢ 最大功率点A1→最大功率点B1 (条件：将系统负载特性由负载1改为负载2)
➢ 最大功率点B1→最大功率点A1
(条件：将系统负载特性由负载2改回至负载1)
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
一、MPPT技术的发展
（3）寄生电容法 寄生电容法是在电导增量法的基础上，根据光伏电池单元
存在的结电容所提出的算法。该方法在电导增量法的基础上， 引入结电容变量，根据开关纹波干扰阵列，测量光伏电池输出 功率和输出电压的平均谐波波动，计算得出等值寄生导纳，再 进行自寻优，从而实现最大功率点跟踪。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
济南大学物理学院
7-1111
• 从上面的分析中看出，光伏电池的输出是一个 随机的、不稳定的供电系统。工作时由于光伏 电池的输出特性受负荷状态、光照强度、环境 温度等的影响而大幅度变化， 其短路电流与日 照量几乎成正比关系增减，开路电压受温度变 化的影响较大。 • 最大功率点时刻在变化。因此，就不能用等效 电阻的方法获取最大功率。 • 由于光伏电池的输出特性是复杂的非线性形式， 难以确定其数学模型，无法用解析法求取最大 功率。
2017/10/24
济南大学物理学院
16
• 扰动观测法示意图如图7-4所示
图7-4 扰动观测法示意图
2017/10/24
济南大学物理学院
17
• 扰动观测法程序流程如图7-5所示
图7-5 扰动观测法流程图
扰动观测法按照每次扰动的电压变化量是否固 定，可分为定步长和变步长扰动观测法。
第六章 光伏并网逆变器控制策略
电力电子系统的控制主要包括对给定信号的跟 随（跟随性）和对扰动信号的抑制（抗扰性） 两个方面。 两个基本控制要求： 一是要保持前后级之间的直流侧电压稳定 二是要实现并网电流控制
2017/10/24
济南大学物理学院
1
显然通过控制交流侧Ui的幅值和相位，便可 控制UL的幅值和相位，也即控制了电感电流 的幅值和相位。
2017/10/24
济南大学物理学院
15
7.3
扰动观测法（爬山法）
• 扰动观测法(Perturbation Observation, PO)是 目前实现 MPPT常用的方法，它通过不断扰动 光伏系统的工作点来寻找最大功率点的方向。
• 工作原理：先扰动输出电压值，然后测其功率 变化并与扰动之前的功率值比较，如果功率值 增加，则表示扰动方向正确，继续朝同一方向 扰动，如果扰动后功率值小于扰动前的值，则 往相反的方向扰动。
2017/10/24
济南大学物理学院
9
• 图7-2分别给出了光伏电池在不同的温 度，日照强度下的P-U特性曲线。
图7-2 光伏电池不同温度、日照强度下的P-V特性曲线
2017/10/24
济南大学物理学院10 Nhomakorabea•从图7-2中可以看出，在一定的温度和日照强度下， 光伏电池具有唯一的最大功率点，当光伏电池工作 在该点时， 能输出当前温度和日照条件下的最大 功率。
最大功率点电压与开 路电压之间存在近 似的线性关系
图7-3 光伏电池不同日照强度下的P-V特性曲线
Umpp K1Uoc
14
2017/10/24
济南大学物理学院
定电压跟踪法特点：
(1)开环控制，控制简单，控制易实现; (2)系统不会出现因给定的控制电压剧烈变化而引起 振荡，具有良好的稳定性; (3)控制精度差，系统最大功率跟踪的精度取决于给 定电压值选择的合理性; (4)控制的适应性差，当系统外界环境，如太阳辐射 强度，光伏电池板温度发生改变时系统难以进行准 确的最大功率点跟踪。
2017/10/24
济南大学物理学院
2
并网控制的工作原理：首先由并网控制给定 的有功、 无功功率指令和电网电压矢量，计 算出输出电流矢量I*； 再由 Ui = U L+E ；可得交流侧输出电压指令 Ui * jLI * E
通过SPWM或SVPWM 控制逆变器输出所需交流侧 电压矢量，实现逆变器并网电流的控制。
• 在最大功率点左侧，光伏电池的输出功率随着工 作点电压的增加而增大；在最大功率点右侧，光伏 电池的输出功率随着工作点电压的增加而减小。 • 当结温增加时，光伏电池的开路电压下降，短路 电流略有增加，最大输出功率减小, 当日照强度增 加时，光伏电池的开路电压变化不大，短路电流增 加明显，最大输出功率增加。
2017/10/24
济南大学物理学院
5
第七章 最大功率点跟踪技术
7.1 概述 光伏电池由于受外界因素(温度、日照强度等)影 响很多，因此其输出具有明显的非线性。 不同的外界条件下，光伏电池可运行在不同且唯一 的最大功率点(Maximum Power Point, MPP)上。
2017/10/24
济南大学物理学院
2017/10/24
济南大学物理学院
7-1212
常见几种MPPT方法: (l)恒定电压跟踪法; (2)扰动观测法（爬山法）; (3)导纳增量法; (4)智能控制的方法。
2017/10/24
济南大学物理学院
13
7.2 定电压跟踪法
由图7-3可以看出，在光伏电池温度变化不大时， 光伏电 池的P-U输出特性曲线上的最大功率点几 乎分布于一条垂直直线的两侧，因此将光伏电池 输出电压控制在其最大功率点电压处，此时光伏 电池将工作在最大功率点。
7-6
6
光伏系统应寻求光伏电池的最优工作状态， 以最大限度的实现光能转换为电能 利用控制方法实现光伏电池最大功率输出运行 的 技术称为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)技术。
2017/10/24
济南大学物理学院
7-7
7
• 图7-1分别给出了光伏电池在不同的温度， 日照强度下的I-V特性曲线。
图7-1 光伏电池不同温度、日照强度下的I-V特性曲线
2017/10/24
济南大学物理学院
8
• 由图7-1可知，光伏电池既非恒压源，也非恒流 源，是一种非线性直流源。输出电流在大部分 工作电压范围内相对恒定，最终在一个足够高 的电压之后，电流迅速下降至零。 • 光伏电池的输出特性近似为矩形，即低压段近 似为恒流源，接近开路电压时近似为恒压源。 • 温度相同时，随着日照强度的增加，光伏电池 的开路电压几乎不变，短路电流有所增加；日 照强度相同时，随着温度的升高，光伏电池的 开路电压下降，短路电流有所增加。
2017/10/24
济南大学物理学院
3
间接电流控制：通过控制并网逆变器交流侧电压来
间接控制输出电流矢量。 直接电流控制方案依据系统动态模型构造电流闭 环控制系统，
2017/10/24
济南大学物理学院
4
• 相对于电网电压矢量位置的电流矢量控制， 称为基于电压定向的矢量控制(VOC)。 • 相对于电网电压矢量位置的功率控制，称为 基于电压定向的直接功率控制(V-DPC)。 以上两种并网逆变器控制策略的控制性能取决于 电网电压矢量位置的精确获得。