第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制課件

第五章光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤自動(dòng)追光系統(tǒng)與最大功率點(diǎn)跟蹤不同：1.自動(dòng)追光系統(tǒng)可以使電池板始終正對(duì)太陽(yáng)2.最大功率點(diǎn)跟蹤是通過(guò)改變負(fù)載電阻大小來(lái)影響輸出功率.第五章光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤自動(dòng)追光系統(tǒng)與最大功率點(diǎn)跟蹤1太陽(yáng)能電池板伏安特性曲線(xiàn)光伏陣列輸出特性具有非線(xiàn)性特征，并且其輸出受環(huán)境(主要包括日照強(qiáng)度，溫度)和負(fù)載情況影響。不同照度下和不同溫度下光伏陣列的伏安特性曲線(xiàn)太陽(yáng)能電池板伏安特性曲線(xiàn)光伏陣列輸出特性具有非線(xiàn)性特征，并2最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，電阻不同時(shí)，光伏電池可以有不同的輸出電壓。但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏陣列的輸出功率才能達(dá)到最大值，這時(shí)光伏陣列的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率-電壓曲線(xiàn)的最高點(diǎn)，稱(chēng)之為最大功率點(diǎn)（MMP).圖1輸出功率曲線(xiàn)與負(fù)載maximumpowerpointtracking在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),通過(guò)改變光伏陣列所帶的等效負(fù)載，調(diào)節(jié)光伏陣列的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為最大功率點(diǎn)跟蹤（maximumpowerpointtracking，MPPT)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，電阻3MPPT算法簡(jiǎn)介常用的MPPT算法有恒壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法等。它們的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示。

方式

改進(jìn)的恒壓法擾動(dòng)觀察法電導(dǎo)增量法工作原理斷開(kāi)PV陣列的負(fù)載并測(cè)量開(kāi)路電壓,然后把工作電壓設(shè)為開(kāi)路電壓的76%擾動(dòng)PV陣列工作點(diǎn)的電壓,并監(jiān)控功率的增量來(lái)定位MPP擾動(dòng)PV陣列工作點(diǎn)的電壓，并監(jiān)控工作點(diǎn)電導(dǎo)和電導(dǎo)變化率之間的關(guān)系來(lái)定位MPP優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，復(fù)雜度低硬件成本低，實(shí)現(xiàn)其算法容易誤判率低，跟蹤精度高缺點(diǎn)跟蹤精度低，不能適應(yīng)環(huán)境的改變；功率浪費(fèi)嚴(yán)重不能判定何時(shí)達(dá)到MMP,因此會(huì)存在震蕩硬度要求高，算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜MPPT算法簡(jiǎn)介常用的MPPT算法有恒壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)45.1.恒電壓控制（CVT)5.1.1恒電壓控制的原理與實(shí)現(xiàn)5.1.2恒電壓控制的不足5.1.3改進(jìn)的CVT法constantvoltagetracking5.1.恒電壓控制（CVT)5.1.1恒電壓控制的原理與實(shí)現(xiàn)5在光伏控制技術(shù)上，MPPT控制方法有很多種，目前市場(chǎng)上常用的是使用CVT(恒定電壓跟蹤)控制技術(shù)的控制器，因?yàn)镃VT法較為簡(jiǎn)單，制造相對(duì)也容易。缺點(diǎn)：但是此種控制技術(shù)帶來(lái)了較為嚴(yán)重的功率損失，相對(duì)于光伏電池價(jià)格的高昂以及電力電子技術(shù)的日益發(fā)展，顯得很不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。恒電壓控制簡(jiǎn)介在光伏控制技術(shù)上，MPPT控制方法有很多種，目前市場(chǎng)上常用的65.1.1.恒電壓控制的原理與實(shí)現(xiàn)忽略溫度效應(yīng)時(shí)，光伏電池在不同光照強(qiáng)度下的最大功率輸出點(diǎn)電壓Um基本恒定，這樣只要在光伏陣列和負(fù)載之間通過(guò)一定的阻抗變換，控制系統(tǒng)的工作點(diǎn)電壓穩(wěn)定在Um附近，就基本能保證電池工作在最大功率點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。恒電壓控制是一種近似的最大功率跟蹤（MPPT）控制。5.1.1.恒電壓控制的原理與實(shí)現(xiàn)忽略溫度效應(yīng)時(shí)，光伏電池在75.1.2恒壓控制的不足（a)溫度變化時(shí)(b)日照強(qiáng)度變化時(shí)不同條件下光伏電池的功率—電壓特性從圖中可以看出：日照強(qiáng)度強(qiáng)度對(duì)最大功率點(diǎn)電壓影響不大，但是溫度變化會(huì)使最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓差別比較大。5.1.2恒壓控制的不足（a)溫度變化時(shí)(b)日照強(qiáng)度變8（1）溫度變化會(huì)使最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓差別比較大。（2）甚至有可能隨著溫度的升高，系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)的工作電壓和伏安曲線(xiàn)沒(méi)有交點(diǎn)，系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生振蕩。對(duì)于那些一年四季或者每天晨午溫差比較大的地區(qū)，溫度對(duì)整個(gè)光伏陣列的輸出將會(huì)產(chǎn)生比較大的影響，如果仍然采用CVT控制策略就只能通過(guò)降低系統(tǒng)的效率來(lái)保證其穩(wěn)定性。無(wú)交點(diǎn)（1）溫度變化會(huì)使最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)電壓差別比較大。無(wú)交點(diǎn)95.1.3.改進(jìn)的CVT法手工調(diào)節(jié)：手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器，在不同季節(jié)給出對(duì)應(yīng)的Umax。為了克服使用場(chǎng)合季節(jié)、早晚時(shí)間以及天氣情況和環(huán)境溫度變化對(duì)系統(tǒng)的影響，可以通過(guò)以下幾種方法消弱恒電壓控制的不足；2.根據(jù)溫度查表調(diào)節(jié)：事先將特定光伏陣列在不同溫度下測(cè)得最大功率點(diǎn)電壓Umax值儲(chǔ)存在控制器中。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，控制器根據(jù)檢測(cè)光伏陣列的溫度，選擇合適的Umax值。3.參考電池方法：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中增加一塊與光伏陣列相同特性的較小光伏電池模塊，檢測(cè)其開(kāi)路電壓，按固定系數(shù)計(jì)算得到當(dāng)前最大功率點(diǎn)電壓Umax。（把工作電壓設(shè)為開(kāi)路電壓的76%）5.1.3.改進(jìn)的CVT法手工調(diào)節(jié)：手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器，在不同季10CVT方法的應(yīng)用前景采用CVT代替MPPT控制，由于其良好的可靠性和穩(wěn)定性，目前在光伏系統(tǒng)中仍被較多使用。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，CVT方法逐漸被新方法取代。

CVT方法的應(yīng)用前景采用CVT代替MPPT控制，由于其良好的115.2.最大功率點(diǎn)跟蹤控制5.2.最大功率點(diǎn)跟蹤控制12第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件13第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件14第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件15第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件16第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件17第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件18第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件195.4現(xiàn)代最大功率點(diǎn)跟蹤方法5.4現(xiàn)代最大功率點(diǎn)跟蹤方法20第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件21在接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，由匯編語(yǔ)言的控制，對(duì)電路實(shí)行最大功率跟蹤控制。設(shè)定一定得占空比，測(cè)量目前功率p0，并加入擾動(dòng)產(chǎn)生電流電壓變化，利用電壓電流傳感器測(cè)得此時(shí)的u1，i1，并計(jì)算出p1=u1*i1。對(duì)p0，p1，進(jìn)行比較，若p1大于p0，則說(shuō)明擾動(dòng)是讓系統(tǒng)向其最大功率輸出方向變動(dòng)，則繼續(xù)這種擾動(dòng)，反之，則改變擾動(dòng)方式，通過(guò)MPPT控制，送出這時(shí)的控制信號(hào)，再對(duì)比這次擾動(dòng)前后的功率值，循環(huán)進(jìn)行下去，直至系統(tǒng)功率值在某一點(diǎn)左右變化為止。與上頁(yè)論述差不多，可作為參考在接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，由匯編語(yǔ)言的控制，對(duì)電路實(shí)行最大功率22第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件23第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件24第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件25第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件26第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件27第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件28第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件29本章結(jié)束本章結(jié)束30占空比(DutyRatio在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。

占空比(DutyRatio在一串理想的脈沖序列中（如方波31Qq郵箱：太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)2818783371@Qq郵箱：32第五章：最大功率點(diǎn)跟蹤控制ppt課件33太陽(yáng)能電池陣的特性當(dāng)光伏陣列輸出電壓比較小時(shí)，隨著電壓的變化，輸出電流變化很小，光伏陣列類(lèi)似為一個(gè)恒流源；當(dāng)電壓超過(guò)一定的臨界值繼續(xù)上升時(shí)，電流急劇下降，此時(shí)的光伏陣列類(lèi)似為一個(gè)恒壓源。光伏陣列的輸出功率則隨著輸出電壓的升高有一個(gè)輸出功率最大點(diǎn)。最大功率跟蹤器的作用是在溫度和輻射強(qiáng)度都變化的環(huán)境里，通過(guò)改變光伏陣列所帶的等效負(fù)載，調(diào)節(jié)光伏陣列的工作點(diǎn)，使光伏陣列工作在輸出功率最大點(diǎn)。太陽(yáng)能電池陣的特性當(dāng)光伏陣列輸出電壓比較小時(shí)，隨著電壓的變化34圖4-A中五條曲線(xiàn)的MPP趨勢(shì)與圖3-A中的MPP趨勢(shì)相反；這是由于圖4-A的實(shí)測(cè)條件下，隨著光照增強(qiáng)同時(shí)溫度也在增加，使得PV組件的開(kāi)路電壓UOC隨溫度升高而降低所致。

圖4-A中五條曲線(xiàn)的MPP趨勢(shì)與圖3-A中的MPP趨勢(shì)相反；35恒電壓控制的原理詳述光伏陣列在不同光照強(qiáng)度下的最大功率輸出點(diǎn)a‘,b’,c‘,d’和e‘總是近似在某一個(gè)恒定的電壓值附近。假如曲線(xiàn)L為負(fù)載特性曲線(xiàn)，a、b、c、d和e為相應(yīng)光照強(qiáng)度下直接匹配時(shí)工作點(diǎn)。顯然，如果采用直接匹配，其陣列的輸出功率比較小。當(dāng)忽略溫度效應(yīng)時(shí)，硅型光伏陣列的輸出特性恒電壓控制的原理詳述光伏陣列在不同光照強(qiáng)度下的最大功率輸出點(diǎn)36太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤控制是為充分利用太陽(yáng)能，使太陽(yáng)能電池始終輸出最大電功率的控制，有登山法、功率數(shù)字模型法等。5.3最大功率點(diǎn)跟蹤控制1.登山法是最常用的控制法，通常的登山法是在最大功率點(diǎn)附近逐點(diǎn)計(jì)算、比較功率值來(lái)尋找最大功率點(diǎn)。當(dāng)日射強(qiáng)度和溫度急劇變化時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出特性也會(huì)有相應(yīng)的變化，這就造成最大功率點(diǎn)的快速跟蹤難以實(shí)現(xiàn)。