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古瑞瓦特:详细解析光伏逆变器MPPT技术
在光伏系统中,逆变器的成本不到5%,却是发电效率的决定性因素之一,当组件等配件完全一致时,选择不同的逆变器,系统的总发电量有5%到10%的差别,这个差异的主要原因就是逆变器造成的。而MPPT效率是决定光伏逆变器发电量关键的因素,其重要性甚至超过光伏逆变器本身的效率,MPPT的效率等于硬件效率乘以软件效率,硬件效率主要由采样电路的精度,MPPT电压范围,MPPT路数来决定的,软件效率主要由控制算法来决定的。
最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)是光伏发电系统中的一项核心技术,它是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率,使得光伏阵列始终输出最大功率。
中国光伏市场的爆发,促进了光伏逆变器的发展,各种技术层出不穷。目前使用的有集中式逆变器,单级组串式逆变器,双级组串式逆变器,集散式逆变器,高频模块化逆变器,MPPT的技术也是多种多样。
1、MPPT采样电路精度
MPPT实现的方法有很多种,但不管用哪种方法,首先要测量组件功率的变化,再对变化做出反应。这其中最关键的元器件就是电流传感器,它的测量精度和线性误差将直接决定硬件效率,电流传感器做得比较好的厂家有瑞士的LEM,美国的VAC,日本的田村等,有开环和闭环两种,开环的电流传感器一般是电压型,体积少,重量轻,无插入损耗,成本低,线性精度99%,总测量误差1%左右,闭环的电流传感器,频带范围宽,精度高,响应时间快,抗干扰能力强,%,%。
2、MPPT电压范围
逆变器的工作电压范围和逆变器的电气拓扑结构以及逆变器输出电压有关,组串式逆变器和集散式逆变器是双级电气拓扑结构,MPPT工作电压范围在250-850V之间,集中式逆变器是单级结构,输出电压有270V,315V,400V等规格,输入MPPT电压范围有450-850V,500-850V,570-850V等多种,还有一种单级结构的组串式逆变器,只有一级DC-AC逆变器,输出电压是400V,MPPT输入电压范畴是570-850V。从应用的角度来看,各有优势和缺点。
1)从逆变器角度上讲,输出电压越高的逆变器,相同功率等级,电流越低,效率也就越高。单级比双级结构简单,可靠性高,成本低,价格便宜。
2)从系统角度上讲,逆变器MPPT电压范围越宽,可以早启动,晚停机,发电时间长。
3)根据电压源串联原理,系统输出电压相加,电流不变。光伏组件串联后,输出电流是由最少的电池板来决定的,受到组件原材料,加工工艺,阴影,灰尘等影响,一块组件功率降低,这一串的组件功率都会降低,因此组件串联数目要尽量少,并联的数目尽量多,才能减少由于组件的一致性而带来的影响。
3、MPPT的路数
目前组串式逆变器,MPPT路数有1到5路不等,集中式逆变器一般是1路MPPT,集散式逆变器,把汇流箱和MPPT升压集成在一起,有多路MPPT,还有一种高频模块化逆变器,每一个模块有一路MPPT。
从解决失配的问题角度来说,MPPT数量越多越有利;从稳定性和效率上来说, MPPT的数量越少越好,因为MPPT数量越多系统成本越高,稳定性越差,损耗越多。因此需要结合实际地形需求选择合适的方案。从理论上讲,%以