光伏并网控制系统的大功率点跟踪.docx

光伏并网控制系统的最大功率点跟踪————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 光伏并网控制系统的最大功率点跟踪(MPPT)方法2011年12月29日作者:周建华李冰郭玲田苗苗陈增禄来源:《中国电源博览》总第128期编辑:孙伟摘要: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。  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(MaximumPowerPointTracking,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。由以上两图可知,光伏组件的输出短路电流(Isc)、最大功率点电流(Im)随光照强度的增强而增大。光照强度的变化对组件开路电压影响不大,最大功率点电压(Um)变化也不大,如图3-A所示。温度对光伏组件的输出电流影响不大,短路电流(Isc)随温度升高而略微增加。但开路电压(Uoc)受温度影响较大,开路电压随温度升高近似线性地下降,因此温度对光伏组件最大输出功率有明显影响,从图2-B曲线的峰值变化可以看出。 C. 实测得光伏组件输出特性作者制作了一套简易的光伏组件输出特性测试系统。主电路采用Buck-Boost电路和电阻串联作为光伏组件的负载,由自制的ARM控制板采集光伏组件的电压和电流,并通过定期自动扫描Buck-Boost电路的占空比,以测得在不同条件下的输出特性。图4是采用英国Bp公司的Bp3230T光伏组件,于2011年8月9日测得的一组数据。图4-A中五条曲线的MPP趋势与图3-A中的MPP趋势相反;这是由于图4-A的实测条件下,随着光照增强同时温度也在增加,使得PV组件的开路电压UOC随温度升高而降低所致。,光伏组件是一种非线性较强的直流电源,其输出最大功率点随着光照、温度的变化而变化,但任意一条特征曲线都存在唯一