最大功率跟踪MPPT控制器容量计算
MPPT算法
MPPT算法
MPPT(太阳能最大功率点跟踪)扰动法算法的完整源程序，最好是汇编语言。
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如果您能给出满意的答案，另有更多的追加积分！
在接入光伏发电系统之后，由汇编语言的控制，对电路实行最大功率跟踪控制。
设定一定得占空比，测量目前功率p0，并加入扰动产生电流电压变化，利用电压电流传感器测得此时的u1，i1，并计算出p1=u1*i1。
对p0，p1，进行比较，若p1大于p0，则说明扰动是让系统向其最大功率输出方向变动，则继续这种扰动，反之，则改变扰动方式，通过MPPT控制，送出这时的控制信号，再对比这次扰动前后的功率值，循环进行下去，直至系统功率值在某一点左右变化为止。
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法
光伏并网控制系统的最大功率点跟踪（MPPT）方法光伏并网控制系统的最大功率点跟踪(MPPT)方法【大比特导读】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。
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。
关键字：光伏发电系统，最大功率点跟踪，MPPT控制方法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(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。
简易太阳能电池板最大功率点追踪解决方案
引言许多太阳能电池板供电型应用只需功率脉冲便可运行。
我们需要频繁地开启数据收集或者测量采样系统，执行测量或者其他任务，发送经过处理或者测量的数据，然后再回到睡眠模式。
在许多情况下，以无线方式发送这些数据消耗掉了大部分输出功率。
如太阳能电池板等小功率电源，通常难以支持系统本身或者数据发送所需的这些功率脉冲。
通过让太阳能电池板工作在最大功率点 (MPP)，并且智能地从电池板获取功率，以实现对电能的管理，从而顺利地驱动脉冲负载。
本文将为您介绍一种简单且高成本效益的最大功率点追踪 (MPPT) 解决方案，以供这类脉冲负载系统使用。
太阳能电池板特性在最大功率点工作时，太阳能电池板可提供峰值输出功率。
最大功率点是一个与电池板最高可达输出功率相对应的电压和电流。
在光照水平不断变化的情况下，最大功率点追踪方法对来自太阳能电池板的功率进行管理。
太阳能电池板的一个特性是，电池板电压随电池板输出电流增加而下降。
如果输出电流过高，则电池板电压崩溃，并且输出功率变得非常低。
图 1 描述了特定太阳能电池板输出电流及输出功率与其输出电压之间的比较情况。
最大功率点已被标示出来。
图中，一条水平绿线条表明输出功率至少为 90% 最大功率点时的位置。
该线条以上，在“点1”和“点2”之间时，电池板输出功率最大。
图 1 太阳能电池板最大功率点图当太阳能电池板供电型负载仅要求功率脉冲并且不需要全时段供电时，让其工作在 90% 最大功率点以下的一种简单方法是，在“点1”开启负载，而在“功率点2”关闭负载。
当负载开启时，其获得要求的功率，从而使电池板电压下降。
这样，工作点便从“点1”开始移动，经过最大功率点，最终超过“点2”.在“点2”时，负载关闭，电池板电压再次上升。
即使是这种简单的操作，我们也必须解决 3 个问题。
首先，相比电池板输出，负载可能会要求不同的电压。
因此，我们需要使用一种高效的电源，以将不稳定且相对较高的电池板电压转换为负载可用的恒定电压。
MPPT控制器
3.3 安装
注意：安装 控制器时，确保有足够的空气流过控制器的散热片，所有 控制器上下至少留有150mm 用以冷却散热。如果安装在一个封闭的箱子内，强 烈建议箱子通风。
警告：爆炸的危险！千万不要将控制器和开口式电池安装在同一个密闭的空 间内！也不要安装在一个电池气体可能聚集的密闭的地方。
第1 步：选择安装地点 避免将 控制器安装在阳光直射、高温和容易进水的地方，并且要保证控制器周围 通风良好。
开口式电池 关（拨到下面）开（拨到上面）
6
1 2 34
上 下
负载控制- 低压断开/恢复连接 在 两 种 控 制 电 压 之 间 选 择:
2号 开 关 关(拨 到 下 面)
低压保护电压(LVD) 恢复连接电压(LVR)
11.5V
12.6V
开(拨 到 上 面)
11.0V
12.1V
备注: 这些数据可以根据用户需要调整. 但是只能厂家设置,客户不能自己修改
2 一般资料
2.1 产品概述 我公司生产的新一代MPPT 控制器是一款根据最新技术 开发，代表最新光伏技术发展水平的产品，本产品拥有许多优秀的性能： · 本控制器主要应用于太阳能离网系统(独立系统)中,调节充电和放电,非常先进.并且带有 最大功率跟踪技术,内置一个先进的跟踪算法,来获取太阳能板组件的最大功率点,从而给 蓄电池充电.同时LVD(低压保护)功能可以有效的保护蓄电池过度放电.
4.5 负载控制信息
................................ 14
5 保护、故障排除、维护 5.1 保护功能 5.2 故障排除
................................ 14 ................................ 14 ................................ 16
光伏发电系统最大功率跟踪技术研究报告
光伏发电系统最大功率跟踪技术研究报告光伏发电系统是一种新型的清洁能源发电方式，其优点包括无污染、可再生、寿命长等。
然而，由于光伏电池的特性，其输出功率与光照强度、温度等因素有关，因此需要采用最大功率跟踪技术来提高发电效率。
一、最大功率点追踪技术概述最大功率点追踪技术（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是指在光伏发电系统中通过对输出功率进行实时监测和调节，使得系统输出功率始终保持在最大值处的一种控制策略。
MPPT技术的核心是通过调整光伏阵列工作点的电压和电流来匹配负载特性，从而达到最大功率输出。
MPPT技术可分为模拟式和数字式两种。
二、模拟式MPPT技术模拟式MPPT技术是指利用模拟器件如运算放大器、比较器等来实现对光伏阵列工作点进行调节的一种方法。
其主要原理是通过对输入信号进行采样和处理，得到反馈信号，并通过反馈信号控制开关管的导通与关闭来实现对工作点的调节。
模拟式MPPT技术具有成本低、可靠性高、抗干扰能力强等优点，但其精度和稳定性较数字式MPPT技术稍差。
三、数字式MPPT技术数字式MPPT技术是指利用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等数字设备来实现对光伏阵列工作点进行调节的一种方法。
其主要原理是通过对光伏阵列输出电压和电流进行采样和处理，得到反馈信号，并通过控制开关管的导通与关闭来实现对工作点的调节。
数字式MPPT技术具有精度高、稳定性好、适应范围广等优点，但其成本较高。
四、常见的MPPT算法1. Perturb and Observe (P&O) 算法：该算法通过改变电压或电流的小量扰动来判断功率是否增大，从而实现最大功率跟踪。
2. Incremental Conductance (IncCond) 算法：该算法通过测量光伏阵列输出功率变化率与电压变化率之比来判断当前工作点是否在最大功率点处。
3. Fractional Open Circuit Voltage (FOCV) 算法：该算法通过测量开路电压与光伏阵列工作电压之比来判断当前工作点是否在最大功率点处。
最大功率跟踪MPPT控制器容量计算
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选择合适容量的MPPT控制器第一步：光伏组件的串联（单个組串）
为了得到优化的电压，需要几块太阳能板串联后组成一串达到设定的电压。組串的最大功率电压 （Umpp）必须要高于蓄电池电压。 如何确定每个組串的最少的组件个数，计算方法是：蓄电池最大充电电压（Ubat）必须乘以1.1， 然后除以光伏组件的最大功率点电压（Umpp）。 例如：对于一个使用阀控密封型铅酸蓄电池的48V系统，最大均衡充电压在60V：60*1.2/17=4.2。 计算结果必须向上舍入到最大值（例如，以上案例计算结果是17V Umpp组件，5个一串）。 光伏组件在任何温度和光照辐射强度下，组串的最大开路电压必须低于150V。推荐保留10到20% 的余量，以应付那些未知因素。 确定在每个組串允许串联的太阳能板最大数量，使用以下公式：150V/(Uoc*1.1)（例如： 150/22*1.1=6.2）。计算结果要向下舍出道最小值（例如，以上案例结果22Voc的组件，最多串联 6块）。 关于以上案例，48V的系统，使用上述的太阳能板，每个組串由5到6块进行串联。 以下表格，是根据电池片的个数和它们的类型，针对常规的组件的一些可能组合：
提供PWM模式的蓄电池充电 调节光伏组件最大功率输出 与传统控制器相比，增强蓄电池充电电流最多达30%
Traditional controllers connects the module directly to the battery when the battery discharged – Limits PV power production 充电时，传统控制器会将光伏组件直接 与蓄电池连接，输出电压受到蓄电池的 钳位。 --限制光伏发电（图中，给一个12V蓄 电池充电，组件电压只有12.5V，输出 功率只有65W）
第7章 最大功率点跟踪(MPPT)技术
最大功率点电压与开 路电压之间存在近 似的线性关系
图7-3 光伏电池不同日照强度下的P-V特性曲线
Umpp K1Uoc
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2016/12/30
济南大学物理学院
定电压跟踪法特点：
(1)开环控制，控制简单，控制易实现; (2)系统不会出现因给定的控制电压剧烈变化而引起 振荡，具有良好的稳定性; (3)控制精度差，系统最大功率跟踪的精度取决于给 定电压值选择的合理性; (4)控制的适应性差，当系统外界环境，如太阳辐射 强度，光伏电池板温度发生改变时系统难以进行准 确的最大功率点跟踪。
2016/12/30
济南大学物理学院
7-1111
• 从上面的分析中看出，光伏电池的输出是一个 随机的、不稳定的供电系统。工作时由于光伏 电池的输出特性受负荷状态、光照强度、环境 温度等的影响而大幅度变化， 其短路电流与日 照量几乎成正比关系增减，开路电压受温度变 化的影响较大。 • 最大功率点时刻在变化。因此，就不能用等效 电阻的方法获取最大功率。 • 由于光伏电池的输出特性是复杂的非线性形式， 难以确定其数学模型，无法用解析法求取最大 功率。
图7-1 光伏电池不同温度、日照强度下的I-V特性曲线
2016/12/30
济南大学物理学院
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• 由图7-1可知，光伏电池既非恒压源，也非恒流 源，是一种非线性直流源。输出电流在大部分 工作电压范围内相对恒定，最终在一个足够高 的电压之后，电流迅速下降至零。 • 光伏电池的输出特性近似为矩形，即低压段近 似为恒流源，接近开路电压时近似为恒压源。 • 温度相同时，随着日照强度的增加，光伏电池 的开路电压几乎不变，短路电流有所增加；日 照强度相同时，随着温度的升高，光伏电池的 开路电压下降，短路电流有所增加。
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。
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保护 最高达-150Vdc 最高达150V 保护 继电器阻止 3000瓦/每路 光伏组件接入控制器蓄电池端/蓄电池接入控制器光伏输入端 接线错误例外：反接的蓄电池接入控制器光伏输入端
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举例：多个MPPT充电器并联组网
共享一组蓄电池
共享一个外置显示 和编程装置
通过数据线互联
。。。 最多15个控制 器进行并联
U Battery 12V 24V 48V
36 片 组件 Voc < 23V 最大 优化 3 2 6 3 6 5
60片 组件 Voc < 37V 最大 优化 2 1 3 2 3 3
72片 组件 Voc < 45V 最大 优化 1 1 3 2 3 3
薄膜 组件 Voc > 80V -0 1 1
每个組串中组件 个数
注意：按照美国的国家电气法规（NEC）的要求，允许的太阳能输入的最大电流<= 0.8倍的控制器额 定电流。因此，为了遵守NEC要求，最大光伏输入电流，VT65是52A，VT80是64A。
3
输入 (光伏组件)
光伏方 阵最大 短路电 流
光伏组件最大电流：
DC 转 DC能 量转换 效率
12V蓄 电池， 允许组 件开压 要下降
2
选择合适容量的MPPT控制器第二步：多个光伏组串之间的并联
为了达到足够的充电功率，通常将2个以上組串进行并联。互相并联的每个組串，应拥有同 样规格同样数量的太阳能板。 光伏組串并联的组数取决于每个太阳能板的功率。单个MPPT控制器允许接入组件的总功率， 太阳能充电控制器 厂家一般会提供相关数据，举例参见右表。 最大推荐功率 方法1：互相并联的組串个数：不允许超过最大功率（见右表）除以每串的功率。 Battery VT-65 VT-80 例如，48V系统，5块100W组件串联为一个組串，接入到VT65：4000 / 500=8 => 8个組串 12V 1000W 1250W 24V 2000W 2500W （4000W）并联。如果同样光伏組串接入到VT80，允许10串进行并联。
各自接入光伏方阵，最大75KW
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选择合适容量的MPPT控制器第一步：光伏组件的串联（单个組串）
为了得到优化的电压，需要几块太阳能板串联后组成一串达到设定的电压。組串的最大功率电压 （Umpp）必须要高于蓄电池电压。 如何确定每个組串的最少的组件个数，计算方法是：蓄电池最大充电电压（Ubat）必须乘以1.1， 然后除以光伏组件的最大功率点电压（Umpp）。 例如：对于一个使用阀控密封型铅酸蓄电池的48V系统，最大均衡充电压在60V：60*1.2/17=4.2。 计算结果必须向上舍入到最大值（例如，以上案例计算结果是17V Umpp组件，5个一串）。 光伏组件在任何温度和光照辐射强度下，组串的最大开路电压必须低于150V。推荐保留10到20% 的余量，以应付那些未知因素。 确定在每个組串允许串联的太阳能板最大数量，使用以下公式：150V/(Uoc*1.1)（例如： 150/22*1.1=6.2）。计算结果要向下舍出道最小值（例如，以上案例结果22Voc的组件，最多串联 6块）。 关于以上案例，48V的系统，使用上述的太阳能板，每个組串由5到6块进行串联。 以下表格，是根据电池片的个数和它们的类型，针对常规的组件的一些可能组合：
什么是MPPT控制器？
提供PWM模式的蓄电池充电 调节光伏组件最大功率输出 与传统控制器相比，增强蓄电池充电电流最多达30%
Traditional controllers connects the module directly to the battery when the battery discharged – Limits PV power production 充电时，传统控制器会将光伏组件直接 与蓄电池连接，输出电压受到蓄电池的 钳位。 --限制光伏发电（图中，给一个12V蓄 电池充电，组件电压只有12.5V，输出 功率只有65W）
48V 4000W 5000W
方法2：有的厂家会提供，MPPT控制器太阳能输入侧允许的最大电流（互相并联所有光伏組 串的短路电流之和），例如VT65是60A，VT80是75A最大电流，有时系统设计会将光伏组件 功率配置过量一些，来保证即使当光照辐射强度低一些时，也可以得到需要充电功率。在这 样设计的系统里，当光照强的时候，有可能部分能量会浪费。 注意：高级的MPPT具有限流功能。 MPPT控制器能操作的最大功率取决于蓄电池充电循环的电压。
Typical charge current boost ➩ 10% - 25% – May be 30% or more under ideal conditions – Defaults to conventional PWM control if extra PV power not available 通常可以增强充电电流➩ 10% - 25% --有可能在理想条件下，可以多获得30%或更多的电流 --如果没有多余的光伏能量，默认是传统的PWM充电控制 Actual increase varies with operating conditions… – A cooler PV module produces greater potential power – Lower battery voltage increases charge current since output to battery is constant power 实际的电流增长随着运行环境条件而变化 --光伏组件温度越低，发电功率越大 ---因为是恒功率转换，因此蓄电池电压越低，充电电流越大。
MPPT technology operates the modules at Vmp, extracting all available PV module power MPPT（最大功率跟踪）技术可使 太阳能板工作在最大功率电压Vmp， 获得全部的能量（图中，组件输出 全部的85W）
MPPT charger high efficiency power conversion reduces this higher module input voltage to battery voltage at the output, increasing battery charge current MPPT控制器内部高效的DC-DC功 率转换电路，通过提高充电电流的 方式，可以降低光伏组件电压到合 适的蓄电池充电电压。
«Night夜间 »模式下自耗电 12V-24V-48V
充电阶段：（可设置充电电压和持续时间） 蓄电池充电温度补偿
0.5W – 0.8W – 1.2W
周期性或手动触发的，强充/吸收充/浮充/均衡充 -3mV/°C/cell (ref. at 25°C)
电子保护： 光伏输入极性接反 蓄电池极性接反 蓄电池端过压 温度过高 夜间逆流 瞬间浪涌保护
举例：MPPT充电器常见参数说明
60A 80V dc 150V dc 1250/2500/5000W( 1000/2000/4000W(1) 1) 98% 98% 75A
12V蓄电池允许的最大光伏组件电压 24V/48V蓄电池允许的最大光伏组件电压
关乎效 率的一 个重要 参数
操作光伏组件最大功率：
峰值效率：
自耗电：白天运行中/夜间
<5W/<1W
<5W/<1W
输出(蓄电池) 蓄电池额定电压 12V/24V/48V (自动识别或手动设置)
最大蓄 电池充 电电流
VarioTrack系列 模块式MPPT充 电器 IP54防水外壳
பைடு நூலகம்
接入蓄电池电压范围 在25/40°C环温下最大充电电流
7 - 68V 65/60A 80/75A