光伏并网控制系统的最大功率点跟踪
最大功率点跟踪(MPPT)技术简介
复旦大学
内容
• • • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介 我们计划采用的MPPT方案
复旦大学
MPPT优点
MPPT控制器可以智能调节太阳能 发电板的工作电压，使太阳能板始 终工作在V-A特性曲线的最大功率 点。 比较普通太阳能控制器，对太 阳能板发电功率的利用率提高了 10—30%
我们计划采用的MPPT方案
• 调查发现，目前市场上几乎所有高端太阳能路灯控制器都
采用了MPPT技术。目前，人们通常将MPPT控制与DC/DC变换器 连接起来，通过硬件控制来达到最大功率点的跟踪。介于此， 我们计划使用一种内置了MPPT算法的DC/DC升压转换器 -SPV1020 。 • 下面介绍SPV1020的主要特性和在太阳能光伏板上的应用图。
复旦大学
我们计划采用的MPPT方案
• spv1020主要特性：
• • • • • • • • ■PWM模式DC-DC升压转换器 ■精度达到0.2%的MPPT算法 ■工作电压范围0～36 V ■过压，过流，过温保护 ■内置软启动 ■效率可达98% ■在低太阳辐射时自动转换到效率提高模式-brust模式 ■SPI接口
复旦大学
内容
• • • • • MPPT介绍 MPPT工作原理 MPPT优点 MPPT算法简介 我们计划采用的MPPT方案
复旦大学
MPPT工作原理
太阳能光伏阵列的输出特性具有非线性的特点，并且输出受太阳幅 照度，环境温度和负载影响，只有在某一输出电压值时，光伏阵列 的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出 功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点（MPP-maximum power point）。为了提高太阳能转化效率，就必须使系统保持运 行在PV面板最大功率点附近。
光伏发电系统的最大功率跟踪控制
光伏发电系统的最大功率跟踪控制一、引言光伏发电系统作为一种可再生能源发电方式，具有环保、安全、可持续等优势，逐渐受到关注。
然而，光伏发电系统的发电功率受到天气、温度等环境因素的影响，导致输出功率存在一定的波动。
为了最大化光伏发电系统的发电效率，我们需要实施最大功率跟踪控制。
二、最大功率跟踪控制的原理最大功率跟踪控制是指通过调整光伏阵列输出电压和电流的方式，使得输出功率达到最大。
光伏阵列的输出功率一般由以下几个因素决定：1. 太阳辐照度：太阳辐照度越高，光伏阵列的输出功率越大。
因此，通过监测太阳辐照度的变化，可以实时调整光伏阵列的工作状态。
2. 温度：高温会导致光伏电池的效率下降，从而减小了输出功率。
因此，根据温度变化调整光伏阵列的工作状态也是最大功率跟踪控制的一个重要因素。
3. 光伏阵列电压和电流：光伏阵列的输出功率与其电压和电流的乘积成正比。
通过控制电压和电流的变化，可以达到最大功率输出。
三、最大功率跟踪控制的方法1. 突变搜索法：该方法通过固定步长搜索的方式，在不同的电压和电流点上测量输出功率，并选择功率最大的点作为工作点。
该方法简单有效，但可能存在多个局部最大值的问题。
2. 渐进调整法：该方法通过不断改变光伏阵列的工作电压和电流，观察功率变化，最终找到功率最大的点。
该方法需要周期性地进行调整，但可以达到更精确的最大功率跟踪。
3. 梯度下降法：该方法利用数学模型计算出功率对电压和电流的梯度，并根据梯度的方向调整光伏阵列的工作状态。
该方法复杂度较高，但可以实现更精确的最大功率跟踪。
四、最大功率跟踪控制的应用最大功率跟踪控制已经广泛应用于光伏发电系统中。
通过实施最大功率跟踪控制，可以提高光伏发电系统的发电效率，增加发电量。
这对于实现可持续能源发展、减少对传统能源的依赖具有重要意义。
除了光伏发电系统，最大功率跟踪控制的技术也可以应用于其他可再生能源发电系统，如风力发电系统、潮汐发电系统等。
通过调整工作状态，使得系统功率达到最大，可以提高可再生能源的利用效率。
光伏发电系统中的最大功率追踪算法研究
光伏发电系统中的最大功率追踪算法研究随着全球环境问题的不断加剧和人们对可再生能源的需求不断增长，光伏发电系统得到了广泛的应用。
在光伏发电系统中，最大功率追踪算法是一项重要的技术，它可以实现光伏电池板的最大输出功率，进而提高光伏发电系统的效率。
本文将介绍光伏发电系统中的最大功率追踪算法，并对其研究现状进行分析和讨论。
一、最大功率追踪算法的原理在光伏发电系统中，光伏电池板是获取太阳能并将其转化为电能的核心设备。
然而，光照强度的变化和光伏电池板本身的特性使得其输出电压和电流随时都在变化。
因此，为了提高光伏发电系统的效率，需要实现光伏电池板的最大输出功率追踪。
最大功率追踪算法是通过对光伏电池板输出电压和电流进行测量和监控，进而计算出光伏电池板的输出功率，并实时调整电池板的工作状态，以保证输出功率达到最大。
最常用的最大功率追踪算法包括模拟算法、传统的启发式算法和基于人工智能的算法。
模拟算法是最早被使用的最大功率追踪算法，它根据光伏电池板的电特性建立模型，通过计算机模拟来获取最大功率点。
传统的启发式算法则是通过试错法逐步调整电压和电流，不断接近最大功率点。
基于人工智能的算法则是采用神经网络、遗传算法等技术，通过自学习来找到最大功率点。
二、最大功率追踪算法的研究现状目前，最大功率追踪算法的研究主要集中在以下几个方向:1. 基于模糊控制的最大功率追踪算法基于模糊控制的最大功率追踪算法是利用模糊控制理论来建立光伏电池板最大功率追踪系统的一种方法。
这种方法的优点是具有较强的适应性和鲁棒性，能够在光照变化频繁、天气复杂的环境下实现高效的最大功率追踪。
2. 基于人工智能的最大功率追踪算法基于人工智能的最大功率追踪算法是通过利用神经网络、遗传算法等技术来实现最大功率追踪。
这种方法能够有效地解决光伏电池板的输出功率经常变化的问题，具有自适应性强、稳定性好的优点。
3. 基于无线传感器网络的最大功率追踪算法基于无线传感器网络的最大功率追踪算法是利用物联网技术来实现光伏电池板最大功率追踪的方法。
光伏最大功率点跟踪原理
光伏最大功率点跟踪原理光伏最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）是一种用于光伏发电系统中的技术，旨在寻找并保持光伏电池组的最大功率输出。
光伏电池的输出功率受到光照强度、温度、负载电阻等多种因素的影响，而MPPT技术能够通过实时追踪光伏电池组的工作状态，调整工作点，从而实现最大功率输出。
光伏电池的输出功率与其工作电压和工作电流有关。
在光照强度变化的情况下，光伏电池的工作电压和工作电流也会发生变化，从而影响光伏电池的输出功率。
为了实现最大功率输出，MPPT技术需要实时监测光伏电池的工作电压和工作电流，并根据这些数据来调整光伏电池组的工作状态。
MPPT技术的实现主要依赖于功率追踪算法。
常见的功率追踪算法包括传统的扫描法和现代的模型预测控制法。
传统的扫描法通过改变负载电阻的方式来扫描出光伏电池组的最大功率点。
该方法的原理较为简单，但实时性较差，且对于复杂光照条件下的功率追踪效果较差。
而模型预测控制法则是通过建立光伏电池组的数学模型，预测出最大功率点的位置，并通过控制电流或电压来实现功率跟踪。
该方法的原理更为精确，能够在复杂的光照条件下实现较好的功率追踪效果。
为了实现MPPT技术，光伏发电系统通常配备一个MPPT控制器。
该控制器能够实时监测光伏电池组的工作状态，包括光伏电池的工作电压和工作电流。
通过对这些数据的处理和分析，MPPT控制器能够确定光伏电池组的最大功率点，并通过调整光伏电池组的工作状态来实现最大功率输出。
MPPT技术的应用可以提高光伏发电系统的效率和稳定性。
通过实时跟踪光伏电池组的最大功率点，MPPT技术能够最大限度地利用光能，提高光伏发电系统的发电效率。
同时，MPPT技术还可以适应不同的光照条件，自动调整光伏电池组的工作状态，确保系统的稳定运行。
光伏最大功率点跟踪技术是一种关键的技术，能够有效提高光伏发电系统的效率和稳定性。
通过实时追踪光伏电池组的工作状态，并通过调整工作点来实现最大功率输出，MPPT技术能够最大限度地利用光能，提高光伏发电系统的发电效率。
光伏发电系统中的最大功率点跟踪
光伏发电系统中的最大功率点跟踪摘要：所谓MPPT(最大功率点跟踪)，即是指控制器能够实时侦测太阳能电池板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使得光伏组件工作在最大功率点输出状态下，实现光伏逆变器的最大功率输入，提高阳光的利用率。
光伏电池输出特性具有明显的非线性,受到外部环境包括日照强度、温度、负载以及本身技术指标如输出阻抗等影响，只有在某一电压下才能输出最大功率，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点。
由于目前光伏电池的光电转换效率比较低，为了有效利用光伏电池，对光伏发电进行最大功率跟踪(MaximumPowerPointTracking ，简称MPPT)显得非常重要。
太阳能光伏并网发电系统太阳能电池原理太阳能电池由硅半导体PN 结构成，在硅半寻体中从硅原子的价电子层中分离出一个电子需要一定的能量，该能量称为硅的禁带宽度（在室温下硅的禁带宽度为1.12eV ），当一定强度的光照射到硅半导体时，能量大于硅的禁带宽度的光子将使硅半导体中的价电子受到激发而成为自由电子，从而在半导体内形成光生电子－空穴对，这些电子－空穴对由于热运动会向各个方向扩散。
当这些电子、空穴扩散到PN 结边界时在内建电场作用下，在N 区的电子－空穴会进入P 区，而在P 区的电子则在电场作用下进入N 区，从而在PN 结的两侧产生正负电荷的积累，使P 型层带正电，N 型层带负电，因此在PN 结上产生了电动势。
这个现像被称为“光生伏特效应”。
R光照图错误!文档中没有指定样式的文字。
.1光伏电池原理太阳能电池特性目前光伏系统中使用的电池多为硅太阳电池，包括单晶硅、多晶硅以及多晶硅薄膜电池，这些硅电池的输出具有强烈的非线性特性，他们的输出受太阳光照强度、环境温度以及负载的影响，如图错误!文档中没有指定样式的文字。
.2所示是在恒度温度下，不同光照强度时太阳能硅电池的输出特性。
(温度为25℃)图错误!文档中没有指定样式的文字。
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇
光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究共3篇光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究1光伏发电系统中最大功率跟踪控制方法的研究随着能源危机日益加剧，人们开始逐渐关注非化石能源的开发和利用。
光伏发电系统作为一种新兴的能源利用方式，具有环保、可持续发展等优点，并且在短时间内日益得到了快速发展。
然而，光伏发电系统本身存在着输出波动大、稳定性差等问题，最大功率跟踪控制成为了实现光伏发电系统的高效利用的重要控制手段。
最大功率跟踪控制方法是指在各种光照条件下，通过调节光伏电池阻抗，使得光伏电池输出功率达到最大。
该方法可保证光伏发电系统的最大工作效率，提高光伏发电系统的性能指标。
目前，在光伏发电系统最大功率跟踪控制方法中，较为常用的有基于传统控制方法的PID控制算法、基于传统控制方法的模糊控制算法以及基于人工智能的控制方法。
PID控制算法是目前工业应用最广泛的一种控制方法，其优点是简单易行、可靠性高。
但是，在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，PID控制算法的缺点也很明显，即对系统参数不确定和非线性时效应响应较差。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑的控制方法，具有较强的适应性和鲁棒性，能够在一定程度上解决光伏发电系统非线性和不确定性问题。
但是，模糊控制算法的不足之处也很明显，即控制逻辑复杂、难以优化、且受控精度较低。
人工智能控制方法是目前最受关注的一种控制方法，其通过模拟人类智慧的思维方式来完成系统控制。
在光伏发电系统最大功率跟踪控制中，人工智能控制方法能够很好地解决非线性和不确定性问题，并且具有很高的精度和操控性。
但是，人工智能控制方法的缺点也很明显，即需要耗费大量时间和成本来完成系统学习和训练，以及容易出现过拟合和欠拟合现象。
综上所述，最大功率跟踪控制是光伏发电系统高效利用的重要手段。
通过不同的控制方法，在解决非线性和不确定性问题的同时，还能够提高光伏发电系统的性能指标。
随着科技的不断发展，相信控制方法的研究也将不断更新，为光伏发电系统的发展贡献更多的力量在光伏发电系统的最大功率跟踪控制中，不同的智能控制方法具有各自的优缺点。
光伏发电技术中的最大功率点跟踪算法分析与优化
光伏发电技术中的最大功率点跟踪算法分析与优化光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在近年来得到了广泛的应用和推广。
然而，由于太阳光照强度的时空变化以及光伏电池的非线性特性，光伏发电系统中存在着一个重要的问题，即如何寻找到最大功率点（MPPT）来提高光伏发电系统的效率和发电量。
因此，光伏发电技术中的最大功率点跟踪算法成为了研究的热点。
最大功率点跟踪算法是光伏发电系统中的核心部分，其作用是通过不断调整光伏电池的工作点，使得光伏发电系统输出功率达到最大值。
目前常用的最大功率点跟踪算法主要有传统的Perturb and Observe算法（P&O算法）、Incremental Conductance算法（INC算法）以及改进的模糊控制算法等。
Perturb and Observe算法是目前应用最广泛的最大功率点跟踪算法之一。
该算法通过不断增加或减小电池电压来观察功率变化的方向，以找到最大功率点。
然而，P&O算法在光伏电池功率曲线出现多个最大功率点或者光照强度变化过快的情况下容易出现震荡现象，导致功率跟踪效果不佳。
Incremental Conductance算法是另一种常用的最大功率点跟踪算法。
该算法通过计算电池电压变化率与电池电流变化率的比值，并与光伏电池的导电率进行比较，来确定功率变化的方向。
INC算法相对于P&O算法来说，能够更准确地找到最大功率点，但仍然存在一定的误差。
除了上述两种传统的最大功率点跟踪算法之外，还有一些新型的改进算法被提出来。
例如，模糊控制算法结合了模糊控制理论和最大功率点跟踪算法，通过模糊控制器来调节光伏电池的工作点，以实现最大功率输出。
模糊控制算法相对于传统算法来说，具有更优的性能和稳定性。
针对这些算法存在的问题，一些研究者提出了一系列的优化方法。
例如，利用人工智能算法如神经网络、遗传算法等来优化最大功率点跟踪算法的调节参数，以提高算法的精确性和效率。
光伏发电最大功率点追踪算法
光伏发电最大功率点追踪算法光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术。
在光伏发电系统中，为了提高系统的能量转换效率，需要对光伏电池阵列进行最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）。
光伏发电最大功率点追踪算法可以帮助我们找到电池阵列工作时能够输出最大功率的电压和电流组合。
在本文中，我们将深入探讨光伏发电最大功率点追踪算法的原理、常见的算法类型以及算法的应用。
通过了解这些内容，我们可以更好地理解光伏发电系统的优化以及如何选择合适的MPPT算法。
首先，让我们来了解光伏发电最大功率点追踪算法的原理。
光伏电池的输出特性曲线显示了在不同电压和电流下的功率输出情况。
该曲线通常呈现出一个“倒U”型，即存在一个最大功率点。
光伏发电最大功率点追踪算法的目标就是寻找到这个最大功率点，并调整系统工作点使得光伏电池能够输出最大功率。
常见的光伏发电最大功率点追踪算法可以分为模拟算法和数字算法两种类型。
模拟算法包括传统的开环算法和闭环算法。
开环算法根据光强和温度等环境因素预先设定一个工作点，以此来调整电压和电流。
闭环算法则是根据实时的光强和电压进行反馈调节，以追踪最大功率点。
常见的闭环算法有Perturb and Observe算法和Incremental Conductance算法。
这些算法通过不断调整工作点，使得系统能够在不同光照条件下实现最优的能量转换效率。
除了模拟算法，数字算法也被广泛应用于光伏发电最大功率点追踪。
数字算法通过使用微控制器或数字信号处理器等设备，根据电池阵列当前的电压和电流等参数计算出最大功率点，并调整系统的工作点。
常见的数字算法有P&O算法、IC算法、Hill-Climbing算法等。
这些算法通过快速的运算和调整能够更精确地实现最大功率点追踪。
光伏发电最大功率点追踪算法在实际应用中具有重要意义。
通过采用合适的算法，光伏发电系统可以在不同的光照条件下实现高效的能量转换。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法
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，而且更加稳定、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(Maximum Power Point Tracking，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见的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，一般其数量级为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曲线的峰值变化能够看出。
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，并经过定期自动扫描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 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。
3.常见MPPT控制方法
从图3中可看出,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最大功率点，并对应唯一的光伏组件输出电压。
从第2节的中可知：光照强度越强，光伏组件输出的功率也越大；相反温度越高，太阳能电池输出的功率越小。
因此，实际应用中为了提高光伏组件的光电转换效率，就要对太阳能电池的最大功率点进行跟踪。
MPPT的实质是一个寻优过程，即经过调节光伏组件的输出电压，使其能在各种不同的光照、温度下的实际工作点趋近当前光伏组件输出的全局最大功率点。
A. 恒定电压法[3]（Constant Voltage Tracking，CVT）
如果忽略温度影响, 当光照强度大时，光伏组件的短路电流Isc增大，开路电压Uoc略有的增加。
从图3-A可看出，光伏组件在不同光照下的MPP近似在某一恒定的电压值Um 附近。
如果保持光伏组件的输出端电压为常数且等于某一光照强度下相应于最大功率点的电压，就能够大致保证在当前环境下组件输出最大功率，这就是恒定电压跟踪法(CVT)理论依据。
采用CVT作为。