光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制研究

劉昌盛（湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,武漢　430068）

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制研究

劉昌盛
（湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,武漢430068）

摘要：光伏并網(wǎng)發(fā)電而系統(tǒng)效率的提高是大家普遍關(guān)注的問題，其中逆變器的研究在現(xiàn)有電力電子器件與電路拓?fù)錄]有大的更新情況下，引入對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的討論顯得尤為重要，將三點(diǎn)比較法與功率預(yù)測法相結(jié)合就是一種比較好的控制方法。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;逆變器;MPPT

1　引言

2014年，全國新增并網(wǎng)光伏發(fā)電容量1060萬千瓦，約占全球新增容量的四分之一。光伏年發(fā)電量約250億千瓦時(shí)，同比增長超過200%，[1]光伏發(fā)電憑借其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到了越來越多的關(guān)注。開發(fā)一種小型高效的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，將會(huì)是現(xiàn)有地區(qū)性電網(wǎng)很好的補(bǔ)充，的解決辦法。本文就對(duì)小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的MΡΡT控制相關(guān)問題進(jìn)行探討。

2　光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成及工作原理

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是，太陽能電池板接收太陽光輻射，由光伏電池輸出直流電，可供本地直流負(fù)載使用，在經(jīng)過逆變轉(zhuǎn)化為與市電電網(wǎng)電壓同頻、同相的交流電后，可以向交流電網(wǎng)輸出有功功率與無功功率，同時(shí)也可以向本地交流負(fù)載提供電能。一個(gè)典型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由光伏電池陣列、控制器、儲(chǔ)能裝置、儲(chǔ)能控制裝置、并網(wǎng)逆變裝置、電表、電網(wǎng)和負(fù)載組成。

圖1　光伏并網(wǎng)系統(tǒng)組成

3　光伏并網(wǎng)逆變器的效率

3.1提高效率的困境

大家對(duì)光伏逆變器最為關(guān)注的就是單機(jī)轉(zhuǎn)換效率，擁有更高轉(zhuǎn)換效率的逆變器無疑能夠贏得青睞。目前現(xiàn)實(shí)情況是在電力電子器件、新型成熟的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在較長的時(shí)間內(nèi)沒有重大突破的前提下，提高效率的空間已經(jīng)不大了。為了提高一點(diǎn)點(diǎn)效率，帶來的成本投入也許會(huì)很大。

3.2解決的辦法

基于這些原因，如果從系統(tǒng)控制方法上入手，采用最大功率點(diǎn)跟蹤（MΡΡT）技術(shù)，是節(jié)省成本、提高系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)換效率的好辦法。

在引入MΡΡT跟蹤技術(shù)的時(shí)候如果采用單路跟蹤，當(dāng)組串中有ΡV組件失效時(shí)，則該路的整體MΡΡT效率會(huì)受到影響。而多路獨(dú)立MΡΡT追蹤，能夠克服單路MΡΡT失效帶來的損失，有效提高系統(tǒng)的使用效率。[2]

3.3MPPT技術(shù)的選擇

常規(guī)的MΡΡT技術(shù)有電壓跟蹤法、功率反饋法，擾動(dòng)觀測法、電導(dǎo)增量法、最優(yōu)梯度法等方法，因其算法簡單可靠已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但常規(guī)的MΡΡT技術(shù)存在振蕩和誤判現(xiàn)象。

因此，可以考慮采用一種改進(jìn)的擾動(dòng)觀測法，這種方法結(jié)合了功率預(yù)測法和三點(diǎn)比較法的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。在采取了電壓不變的方式避免了最大功率點(diǎn)附近雙向擾動(dòng)的振蕩現(xiàn)象，同樣在光照劇烈變化的情況下也能動(dòng)態(tài)跟蹤最大功率點(diǎn)而不產(chǎn)生誤判現(xiàn)象。

加入了功率預(yù)測的三點(diǎn)比較法是當(dāng)采樣周期足夠小時(shí)，可以假定一個(gè)采樣周期內(nèi)光輻照度的變化率恒定，采用線性功率預(yù)測，在擾動(dòng)電壓足夠小的情況下，近似認(rèn)為光輻照度線性增加，且三點(diǎn)功率近似以同樣幅度增加。[3]

圖2　多路獨(dú)立MPPT逆變電路拓?fù)?/p>

4　結(jié)語

在現(xiàn)有的電力電子技術(shù)及電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒有大的更新情況下，選擇合適的MΡΡT技術(shù)能夠直接提高光伏電池的發(fā)電效率，而將三點(diǎn)觀察法與功率預(yù)測法相結(jié)合的技術(shù)，具有很好的技術(shù)優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國政府網(wǎng).2014年我國光伏發(fā)電量同比增長超過200%[N].2015.2.24.

[2]韋安.戶用型光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)發(fā)展新特點(diǎn)[J].北京昆南新能源有限公司.

[3]姚光輝.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及MPPT技術(shù)研究[D].2014(03):12.