光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27262光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤分析案例 1277601.1原理 160461.2基本方法 2262921.2.1恒定電壓法 272981.2.2電導(dǎo)增量法 348921.2.3擾動(dòng)觀察法 491371.2.4變步長擾動(dòng)觀察法 580571.3小結(jié) 61.1原理當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)（光強(qiáng)和溫度等因素的變化），光伏電池組件會(huì)受到影響，具體變現(xiàn)為：隨著光強(qiáng)增大功率會(huì)增大，有正的光強(qiáng)系數(shù)；隨著溫度增大功率會(huì)減小，有負(fù)的溫度系數(shù)。所以它的輸出功率是隨著環(huán)境變化而發(fā)生變化的，MPPT最大功率跟蹤就是為了可以使系統(tǒng)適應(yīng)這種變化，在新的環(huán)境也能追蹤到最大功率點(diǎn)輸出，由此減小功率的損耗，提高利用率。最大功率點(diǎn)的功率的值=最大功率點(diǎn)對應(yīng)電壓×最大功率點(diǎn)對應(yīng)電流。DC/DC變換器因?yàn)槠湓硖匦钥梢詠碜鳛楣夥到y(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤電路。通過DC/DC變換器連接最前面的光伏組件陣列和后面的負(fù)載。而MPPT跟蹤模塊可以隨時(shí)檢測光伏組建陣列的電壓和電流變化，然后通過邏輯結(jié)構(gòu)對PWM驅(qū)動(dòng)信號占空比進(jìn)行調(diào)整。簡單的原理框圖如下圖所示[7]。我們知道光伏電池和DC/DC轉(zhuǎn)換電路都不是線性的，但極其短暫的時(shí)間內(nèi)其實(shí)可以認(rèn)為它是線性的。如此可得，調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換電路的電阻讓它的大小可以一直等于光伏電池的內(nèi)阻，就可以實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤。圖3-1MPPT系統(tǒng)示意圖1.2基本方法目前，國內(nèi)外常用的有以下幾種：恒定電壓法(CVT)、擾動(dòng)觀察法（P&O)、電導(dǎo)增量法(INC)、基于變步長的擾動(dòng)觀察法等。1.2.1恒定電壓法通過大量實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在不同的太陽照射光下，光伏電池的輸出功率-電壓（P-V）曲線上，最大功率點(diǎn)對應(yīng)電壓UM開路電壓與最大功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓的有如下關(guān)系[8]：UK大概為0.8。CVT流程圖如下：圖3-2恒定電壓法流程圖恒定電壓法雖然較簡單，然而它沒有考慮到溫度T對光伏開路電壓的影響，由此來看恒定電壓法的可靠性很低。并且精確度也不高，電壓值的選擇極大的影響了它。如果周圍環(huán)境溫度改變，最大功率追蹤效率就會(huì)降低甚至直接失效。1.2.2電導(dǎo)增量法電導(dǎo)增量法是現(xiàn)如今最大功率點(diǎn)跟蹤算法中最普遍使用的算法之一。電導(dǎo)增量法是根據(jù)P-V圖，通過導(dǎo)數(shù)求極值的方法來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤[9]。圖3-3光伏陣列P-V曲線圖在最大功率點(diǎn)處其斜率=0，有：dP即dI(1)當(dāng)dIdV＞?I(2)當(dāng)dIdV＜?I(3)當(dāng)dIdV=?IINC流程圖如下：圖3-4電導(dǎo)增量法流程圖電導(dǎo)增量法的可靠性是比較高的。然而從邏輯圖可以看出，實(shí)現(xiàn)它的過程比較困難，并且，電壓增量的步長的選取也比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)在：如果步長太大，那么誤差就跟著變大；如果步長比較小，那么跟蹤的速度又會(huì)因此變慢。1.2.3擾動(dòng)觀察法本文研究基于占空比的擾動(dòng)觀察法。對占空比施加擾動(dòng)，光伏升壓變換器的工作點(diǎn)將發(fā)生改變。隔一定的時(shí)間收集電壓和電流的數(shù)值，然后相乘算出此時(shí)的輸出功率，并保存在寄存器中。通過與上一時(shí)刻的電壓和功率進(jìn)行對比，就可以得到工作點(diǎn)的位置和移動(dòng)路徑，從而決定下一時(shí)刻占空比的擾動(dòng)方向[10]：當(dāng)工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左側(cè)時(shí)，無論電壓方向如何，占空比都減?。活愃频?，在最大功率點(diǎn)右側(cè)時(shí)，無論電壓方向如何，占空比都增加。圖3-5光伏陣列P-V曲線圖P&O流程圖：圖3-6擾動(dòng)觀察法流程圖擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)起來比較容易，環(huán)境改變時(shí)也可以對應(yīng)的做出改變。但存在著不夠精確，會(huì)造成系統(tǒng)震蕩以及能量損失的缺點(diǎn)。1.2.4變步長擾動(dòng)觀察法在傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法中，由于每一次的擾動(dòng)步長是相同的,所以精確的無法保證并且還會(huì)引起較大的波動(dòng)和能量的損失。所以提出一種基于變步長擾動(dòng)觀察法：因?yàn)楣β首畛跏浅尸F(xiàn)劇烈的上升趨勢，而這個(gè)時(shí)候追蹤它就需要較大的步長比較好，大幅度的增加，才跟得上功率的升高。慢慢的，功率升高變慢，穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)附近，步長在這個(gè)時(shí)候就不需要那么大了，因?yàn)樘蟛介L會(huì)追蹤得不夠精確，會(huì)損失能量。此時(shí)只需較小的步長，比較小幅度的去接近最大功率點(diǎn)，這樣會(huì)更加精密。變步長擾動(dòng)觀察法流程圖[11]：圖3-7變步長擾動(dòng)觀察法流程圖可以看出變步長擾動(dòng)觀察法精度高，震蕩小，能量損失小，明顯優(yōu)于定步長擾動(dòng)觀察法。1.3小結(jié)本章介紹了光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤的基本原理以及幾