太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术
最大功率点跟踪(MPPT)技术简介
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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
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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。
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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
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内容
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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。
mppt原理
mppt原理MPPT（Maximum Power Point Tracking）原理。
MPPT（Maximum Power Point Tracking）是太阳能光伏发电系统中的一个重要技术，它的作用是通过调节光伏电池板的工作点，使得光伏电池板输出功率达到最大值。
在太阳能发电系统中，光照强度和温度的变化会导致光伏电池板的输出电压和电流发生变化，为了充分利用光伏电池板的输出功率，需要采用MPPT技术对光伏电池板进行最大功率点跟踪。
MPPT原理的核心是利用控制算法，根据光伏电池板的输出特性，实时调整光伏电池板的工作点，使得光伏电池板的输出功率达到最大值。
常见的MPPT控制算法有Perturb and Observe（P&O）算法、Incremental Conductance（IC）算法等，它们通过不断调节光伏电池板的工作点，实现对最大功率点的跟踪。
在实际应用中，MPPT控制器通常会采集光伏电池板的电压和电流信号，经过AD转换和数字信号处理，得到光伏电池板的输出功率，并根据MPPT控制算法计算出最佳工作点，控制光伏电池板的工作状态。
通过这种方式，MPPT控制器可以实现对光伏电池板输出功率的最大化，提高太阳能发电系统的整体效率。
MPPT技术的应用可以显著提高太阳能发电系统的发电效率，特别是在光照条件不稳定的情况下，MPPT控制器可以有效应对光伏电池板输出功率的波动，保证光伏电池板始终工作在最佳状态。
因此，MPPT技术已经成为太阳能光伏发电系统中不可或缺的重要部分。
总的来说，MPPT原理是通过控制算法实现对光伏电池板最大功率点的跟踪，从而提高太阳能发电系统的发电效率。
随着太阳能光伏发电技术的不断发展，MPPT技术也在不断完善和应用，为太阳能发电行业的发展注入了新的活力。
希望通过本文的介绍，读者对MPPT原理有了更深入的了解，为太阳能发电系统的设计和应用提供一定的参考价值。
太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
I(mA)
曲线1 曲线2
负载1
A1
A2 B1
负载2 B2
O
U(mV)
➢最大功率点A1→最大功率点B1 (条件：将系统负载特性由负载1改为负载2)
➢最大功率点B1→最大功率点A1
(条件：将系PPT技术的基本原理和性能检测方法
由上述公式推导，可得系统运行点与最大功率点的判据如下：
① G+dG>0，则UPV<UMPP，需要适当增大参考电压来达到最大
功率点；
② G+dG<0，则UPV>UMPP， 300
250
需要适当减小参考电压来达 200
输出功率（W）
到最大功率点；
150
100
③ G+dG=0，则UPV=UMPP， 50
0
由此可得
IPV dIPV G dG 0 UPV dUPV
式中，G为输出特性曲线的电导；dG为电导G的增量。由
于增量dUPV和dIPV可以分别用ΔUPV和ΔIPV来近似代替，可得：
dUPV t2 UPV t2 UPV t2 UPV t1 dIPV t2 IPV t2 IPV t2 IPV t1
dPPV 0 dU PV
最大功率点
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
此时系统正工作在最大功率 点处；
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 输出电压（V）
常用的最大功率点跟踪算法
光伏电池仿真模型设计
仿真结果
由此可见，光伏发电系统中的MPPT控制策略，就是先根 据实时检测光伏电池的输出功率，再经过一定的控制算法预测 当前工况下光伏电池可能的最大功率输出点，最后通过改变当 前的阻抗或电压、电流等电量等方式来满足最大功率输出的要 求。
光伏发电控制电路原理
光伏发电控制电路原理
光伏发电控制电路的原理主要包括以下几个方面：
1. 最大功率点跟踪：控制电路通过实时监测太阳能板的工作状态，自动调节负载的工作点，使得太阳能板始终运行在最大功率点附近。
这样可以最大化太阳能板的输出效率，提高整体发电量。
2. 防止逆向电流：当太阳能板输出电压较低时，控制电路需要防止逆向电流的产生，防止对太阳能板造成损坏。
3. 防止过充和过放：当电池电压过高或过低时，控制电路需要停止充电或放电，以保护电池不受损坏。
同时，当电池温度过高时，也需要停止充电或放电，以防止电池热失控。
4. 智能充电：控制电路会根据电池的电量状态，自动选择合适的充电模式，如涓流充电、恒流充电和恒压充电等，以保护电池的寿命和性能。
5. 故障保护：当发生故障时，如短路、过载等，控制电路会自动切断负载，保护电路安全。
6. 监控和报警：控制电路还会实时监测光伏发电系统的运行状态，一旦发现异常情况，如电池电量过低、太阳能板输出异常等，就会发出报警信号，提醒工作人员及时处理。
总的来说，光伏发电控制电路的原理就是通过一系列的自动控制和保护措施，确保光伏发电系统的安全、稳定、高效运行。
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。
光伏发电最大功率点跟踪算法
光伏发电最大功率点跟踪算法1. 简介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，为了获取最大的发电功率，需要实时跟踪太阳能辐射强度的变化，并调整光伏组件的工作状态以保持在最大功率点附近。
本文将介绍光伏发电最大功率点跟踪算法的原理及应用。
2. 最大功率点跟踪算法原理在光伏发电系统中，光伏组件的输出功率与其工作点相关。
而工作点又由组件的电压和电流决定。
因此，通过调整组件的工作状态来使其工作在最大功率点附近，可以实现最大发电效率。
最大功率点跟踪算法是通过对太阳能辐射强度进行实时监测，并根据监测结果调整组件工作状态来实现的。
常用的最大功率点跟踪算法有以下几种：2.1 Perturb and Observe (P&O) 算法P&O算法是一种简单且广泛应用的最大功率点跟踪算法。
其原理是通过不断扰动组件的工作状态，然后观察功率的变化情况来确定最大功率点。
具体步骤如下：1.初始化工作状态，包括电压和电流。
2.测量当前功率。
3.增加或减小电压或电流的值，并测量新的功率。
4.比较新旧功率，如果新功率大于旧功率，则继续增加或减小电压或电流的值；如果新功率小于旧功率，则改变方向并减小步长。
5.重复步骤3和4，直到达到最大功率点。
P&O算法简单易实现，但由于其基于局部搜索方法，容易受到噪声和阴影等因素的干扰。
2.2 Incremental Conductance (INC) 算法INC算法是一种基于微分方法的最大功率点跟踪算法。
其原理是通过根据组件的导纳特性来调整工作状态，以实现最大功率点跟踪。
具体步骤如下：1.初始化工作状态，包括电压和电流。
2.测量当前输出功率和导纳。
3.根据当前导纳与前一时刻导纳的比较结果来调整工作状态：–如果导纳增大，则增加电压或电流的值；–如果导纳减小，则减小电压或电流的值；–如果导纳不变，则保持当前工作状态。
4.重复步骤2和3，直到达到最大功率点。
光伏发电中MPPT控制算法的专利技术分析
光伏发电中MPPT控制算法的专利技术分析光伏发电中，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）控制算法是一种用来提高太阳能电池组件输出功率的关键技术。
MPPT技术通过检测太阳能电池组件的输出电压和电流，并根据太阳能电池组件的电流-电压特性曲线，找到输出功率最大的工作点，从而使太阳能光伏系统能够以最大效率工作。
在光伏发电领域，MPPT技术的专利技术分析也是一个重要研究领域。
通过对MPPT控制算法的专利技术进行分析，可以了解到该技术的发展趋势，以及不同公司或个人在该领域的技术布局和创新点。
目前，MPPT控制算法的专利技术主要包括以下几个方面：1. 基于模型预测控制的MPPT算法：该算法通过建立太阳能光伏系统数学模型，预测太阳能电池组件的输出电流和电压，并根据预测结果调整功率转换器的工作状态，使其能够以最大效率工作。
这种算法可以准确预测太阳能电池组件的输出功率，从而实现精确的MPPT。
2. 基于变步长搜索的MPPT算法：该算法通过改变功率转换器的工作步长，从而快速搜索到输出功率最大的工作点。
该算法具有快速、高效的特点，并且能够适应太阳能电池组件输出功率的动态变化。
3. 基于模糊控制的MPPT算法：该算法通过建立模糊逻辑模型，根据光照强度和温度等外部环境变量来进行模糊推理，从而实现对MPPT的控制。
这种算法具有较强的自学习和自适应性能，能够适应不同环境条件下的太阳能发电系统。
4. 基于神经网络的MPPT算法：该算法通过建立神经网络模型，利用神经网络的学习和记忆能力来实现对MPPT的控制。
通过训练神经网络模型，可以使其能够根据太阳能电池组件的输出特性进行自适应调整，从而实现最大功率点跟踪。
光伏发电中的MPPT控制算法的专利技术分析主要包括基于模型预测、变步长搜索、模糊控制、神经网络和模糊神经网络等多种方法。
这些算法在提高太阳能光伏系统的效率和稳定性方面起着重要作用，是光伏发电领域的研究热点。
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附近，这一跟踪过程就称为最大功率点跟踪。
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
I(mA) 曲线1 曲线2 A2 B1 B2 负载2 负载1 A1
O
U(mV)
最大功率点A1→最大功率点B1 (条件：将系统负载特性由负载1改为负载2) 最大功率点B1→最大功率点A1 (条件：将系统负载特性由负载2改回至负载1)
由此可得
I PV dI PV G dG 0 U PV dU PV
式中，G为输出特性曲线的电导； dG为电导 G的增量。由
于增量dUPV和dIPV可以分别用ΔUPV和ΔIPV来近似代替，可得：
dU PV t2 U PV t2 U PV t2 U PV t1 dI PV t2 I PV t2 I PV t2 I PV t1
光伏电池等效电路图
电流的流向可得光伏电池的输出特性方程：
光伏电池的输出电流与输出电压关系图
光伏电池的输出功率与输出电压关系图
由上图可以知道，在一定的温度和日照强度下，光伏电 池的输出电压和输出电流之间具有非线性的关系，并且 具有唯一的最大功率点MPP(Maximum Power Point)。在 光伏系统中，通常要求光伏电池的输出功率保持在最大， 即光伏电池工作在最大功率点，从而提高光伏电池的转 换效率，达到充分利用太阳能的目的。
由上述公式推导，可得系统运行点与最大功率点的判据如下：
① G+dG>0，则UPV<UMPP，需要适当增大参考电压来达到最大
功率点； ② G+dG<0，则UPV>UMPP，
输出功率（W）
300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 输出电压（V） 70 80 90 最大功率点
课题内容：利用四个光伏电源模型，两两串 联再并联，组成一个光伏阵列，给定温度及 四个电源的光照强度（800,900,1000,1100）， 实现光伏阵列的最大功率跟踪。
最大功率点处的光伏电池输出功率PPV与输出电压UPV满足 条件
dPPV d U PV I PV dI PV I PV U PV 0 dU PV dU PV dU PV
二、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
由此可见，光伏发电系统中的 MPPT控制策
略，就是先根据实时检测光伏电池的输出功率，
再经过一定的控制算法预测当前工况下光伏电 池可能的最大功率输出点，最后通过改变当前 的阻抗或电压、电流等电量等方式来满足最大 功率输出的要求。 这样，不论是因外部光照强度变化，还是因
3
一、MPPT技术的基本原理和性能检测方法
§1. MPPT基本原理
从理论上讲，只要将光伏电池与负载完全匹配、直接耦合 （如负载为被充电的蓄电池），负载的伏安特性曲线与最大功
率点轨迹曲线即可重合或渐进重合，使光伏电池处于高效输出
状态。但在日常应用中，很难满足负载与光伏电池的直接耦合 条件。因此，要提高光伏发电系统的整体效率，一个重要的途 径就是实时变更系统负载特性，即调整光伏电池的工作点，使 之能在不同的日照和温度下始终让光伏电池工作在最大功率点
太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术
光伏阵列输出特性具有非线性特征，其输出受光照强度、环
境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下， 光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出 电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值 ，这时光伏 电池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(maximum power point，MPPT)。
功率P
1000W/m2 800W/m2 600W/m2 400W/m2
功率P
Байду номын сангаас
25℃ 35℃ 45℃ 55℃
O
电压U
O
电压U
光伏电池输出特性随光照的变化曲线 光伏电池输出特性随温度的变化曲线
光照强度和温度下降都会导致光伏电池的最大功率点下移
因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要
的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最 大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪 (maximum power point tracking, MPPT)。
需要适当减小参考电压来达 到最大功率点；
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
dPPV 0 dU PV
③ G+dG=0，则UPV=UMPP，
此时系统正工作在最大功率 点处；
常用的最大功率点跟踪算法
光伏电池仿真模型设计
仿真结果