太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术资料

下，但对传感器的精度要求比较高，因而整个系统的硬件造价
也较高。
MPPT方法比较
方式 工作原理 恒压法 把工作电压设置到 固定值 扰动观察法 扰动设置工作点电 压，监控功率的增 量来定位MPP 电导增量法 扰动设置工作点电 压，监控工作点出 功率与电压的导数 变化率来定位MPP 误判率低，跟踪精 度高 硬件要求高，算法 实现复杂
345.6V/8.9 kW，55℃ O
，则 55 ℃ 时的功率为 8.9kW ，仅
电压U
为此时最大功率的93.7%
恒电压控制法基本原理
某型光伏电池在不同光照强度下的功率-电压曲线
在一定温度情况下，最大功率点近似分布在同一直线上 ，若采用一垂直直线代替，即为保持恒定电压不变，说明光 伏电池的最大功率输出点大致对应某一恒定电压 ，可对其进 行等效代替。通过实验测试，可以得到光伏电池在某一日照
设定电压UPV
UPV=UPV+ΔU
如果功率增加，则说
检测输出电压Un，输 出电流In 计算Pn （Pn=UnIn） Pn>Pn-1? ΔU=-ΔU
明电压的改变方向正确， 继续在该方向上按照此步 长变化电压；如果功率减
N
少，则说明电压的改变方
Y
向错误，在下一控制周期
反向调整参考电压。
干扰法的控制流程图
MPPT控制方法的分类
准最大功率点跟踪法（间接） 真最大功率点跟踪法（直接）
准最大功率点跟踪法（间接）
曲线拟合法 查表法 定电压法（CVT） 开路电压比例系数法 短路电流比例系数法 有限周期电流扰动法
定电压法（CVT）
最早出现的光伏功率输出控制方法是定电压（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 压维持恒定控制
（2）增量电导法
增量电导法是 通过调整工作点的电压，逐渐接近于 最大功率点的电压。 由P-V曲线知：
输出功率（W）
300 250 200 150 100 50 0 0
最大功率点
在最大功率点处， 功率对电压的导数为0
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
10 20 30 40 50 60 70 80 90 输出电压（V）
强度及温度下的最大功率点的电压值，该电压即可看做最大
功率点处的工作电压 Um。因此恒电压控制法的控制思想就是 将系统输出电压稳定控制在特定值Um处
真最大功率点跟踪法（直接）
干扰观察法 增量电导法 间歇变步长搜索法 功率步进法 模糊控制方法
经典的 MPPT 方法主要有 干扰观测法、电导增量法 、模糊逻 辑控制、神经元网络控制法、最优梯度法等，以及在这些方 法的基础上，根据实际情况和各种方法的优缺点采用相应的
MPPT技术在应用中存在的问题
（1）误跟踪现象 大多数 MPPT 算法仅采集光伏电池的电压和电流，并基于扰动
观察的思想进行跟踪，但是无从得知光伏电池输出功率的变化
是由扰动还是由外界环境的变化而引起的，所以当环境变化较 快时，容易发生误跟踪现象。解决方案主要有以下几类： ① 根据环境进行开环控制； ② 使算法扰动带来的功率变化大于环境变化带来的功率变化； ③ 辨识和补偿环境变化带来的功率变化；
第3章 最大功率点跟踪技术
主要内容
MPPT技术的简介 MPPT控制方法的分类
MPPT在应用存在的问题
MPPT技术的简介
光伏阵列输出特性具有非线性特征，其输出受光照强度、
环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下， 光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电 压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值 ，这时光伏电池 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 (Maximum Power Point ，MPP)。
MPPT技术的应用
在需要高性能控制场合如MW级大型光伏并网系 统等，系统稳定性和高效性尤为重要，采用高性 能控制应为首位，采用电导增量法、各种优化方 法等较为可取。
MPPT技术的应用
系统动稳态响应要求均较高，动态响应对 系统稳定性有重要意义，稳态性能直接影 响输出功率大小，长期运行效益明显。
功率P
1000W/m2 800W/m2 600W/m2 400W/m2
功率P
25℃ 35℃ 45℃ 55℃源自O电压UO
电压U
光伏电池输出特性随光照的变化曲线 光伏电池输出特性随温度的变化曲线
因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个
重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在 最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)。
优点
实现简单，复杂度 低 功率严重浪费，跟 踪精度低，不能适 应环境的改变
硬件成本低，实现 算法容易 不能判定何时达到 MPP，因此会存在 震荡
缺点
MPPT技术的应用 在控制精度要求不是特别高的情况下，如 各种独立太阳能路灯、太阳能景观系统等 小功率系统，采用干扰观测法进行MPPT控 制足以满足控制精度，又相对节约硬件投 入。
由光伏电池特性曲线可知，最大功率点处满足
dPPV dU PV dI PV dI PV I PV U PV I PV U PV 0 dU PV dU PV dU PV dU PV
由上式就可以判断出光伏电池是否工作在最大功率点处。这种 方法控制精确，响应速度快，适用于光照强度不断变换的情况
改进方法，如改进的干扰观测法、变步长的电导增量法等
（1）干扰观测法
干扰观测法的基本原理是每隔一定的时间增加或者减少光伏电
池输出电压，并观测其后面的输出功率变化方向，从而决定下
一步的控制策略。该方法的优点是控制算法比较简单，对电量
传感器精度要求不高。其缺点为总是在光伏电池最大功率点附 近振荡运行，产生一定的功率损失，另外，跟踪步长的设定难 以兼顾跟踪精度和响应速度，并且有时会出现判断错误现象。 动态调节步长的改进干扰观测法
功率P 317.3V/9.5 kW，55℃ 345.6V/10.5 kW，25℃
当 光 照 强 度 1000W/m2 时 ， 某 光 伏电池组件在25℃下的最大功率
点 为 345.6V/10.5kW ； 当 温 度 变
为 55 ℃ 时 ， 最 大 功 率 点 变 为 317V/9.5kW 。 若 维 持 U=345.6V