最大功率点跟踪控制的方法
光伏逆变器Burst模式最大功率点跟踪方法
端 的 Ｃ 充 电 ， 得 母 线 电压 上 升 。 设 电 网 周 使
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后 直 接 并入 电 网 ，若 干 相 同模 块 与 电 网并 联 构 成
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最大功率点跟踪原理及实现方法的研究
文章编号:025420096(2006)1020997205最大功率点跟踪原理及实现方法的研究 收稿日期:2005205213 基金项目:“十五”国家重大科技攻关项目(2002BA901A44)赵庚申,王庆章,许盛之(南开大学光电子研究所,天津市300071)摘 要:对最大功率跟踪控制中DC 2DC 变换器的原理和控制方法进行了实验研究,利用DC 2DC 转换电路测量和单片机控制系统实现最大功率点跟踪,使太阳电池始终保持最大功率输出;同时提出了实现最大功率跟踪的控制方法,并通过实测结果说明最大功率跟踪系统的效果。
关键词:光伏系统;DC 2DC 变换器;最大功率点跟踪中图分类号:TK 51314 文献标识码:B0 引 言光伏系统工作时,太阳电池在一定的温度和日照强度下具有唯一的最大功率点,当太阳电池工作在该点时能输出当前温度和日照条件下的最大功率。
但由于太阳电池的输出特性受负荷状态、日照量、环境温度等因素的影响,太阳电池阵列的电压和电流均发生很大的变化,从而使输出功率不稳定,即最大功率点时刻在变化,导致光伏系统效率降低。
另外,由于太阳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,所以无法用解析法求取最大功率。
因此如何进一步提高太阳电池的转换效率,充分利用光伏阵列所转换的能量,一直是太阳能光伏发电系统研究的重要方向。
为了充分利用太阳能以获取最大功率输出,必须跟踪、控制太阳电池的最大功率点,最大限度地利用太阳能。
1 太阳电池的最大功率点跟踪原理和控制方法[1]在光伏系统中一般要求太阳电池始终输出最大功率,即系统要能跟踪太阳电池输出的最大功率点。
图1为太阳电池阵列的输出功率特性P 2V 曲线。
由图可知,当太阳电池工作电压小于最大功率点电压U max 时,输出功率随太阳电池端电压V 上升而增加;工作电压大于最大功率点电压U max 时,输出功率随V 上升而减少。
实现最大功率点跟踪实质上是一个自寻优过程,即通过控制太阳电池端电压V ,使电池能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率,不断获得最大功率输出,这就是太阳电池的最大功率跟踪。
风力发电系统最大功率追踪控制设计
风力发电系统最大功率追踪控制设计摘要风力发电系统是一种绿色、清洁的能源系统，具有深远的社会和经济意义。
为了提高风力发电系统的能量转换效率和稳定性，本文基于最大功率追踪控制理论，设计了一种基于模糊控制的风力发电系统最大功率追踪控制策略，研究表明该控制策略具有较好的控制效果。
关键词：风力发电系统；最大功率追踪控制；模糊控制AbstractWind power generation system is a green and clean energy system with profound social and economic significance. Inorder to improve the energy conversion efficiency andstability of wind power generation system, this paper designs a maximum power point tracking control strategy based onfuzzy control theory, which has better control effect according to the research.Keywords: Wind Power Generation System; Maximum Power Point Tracking Control; Fuzzy Control1. 引言随着能源危机不断加剧和环境问题日益突出，可再生能源得到了广泛的关注和研究。
风力发电是一种绿色、清洁的能源，具有广泛的应用前景和巨大的经济效益。
然而，由于风力发电机的风速、转速和负载变化等因素的影响，风力发电系统在实际运行中会出现能量损失和不稳定等问题，因此，提高风力发电系统的能量转换效率和稳定性，是当前研究的热点和难点问题[1]。
2. 风力发电系统最大功率追踪控制风力发电系统最大功率追踪控制是指在一定的风速和负载情况下，将风力发电机中的最大功率转化为输出功率的控制过程[2]。
基于双并联Boost电路的光伏系统最大功率点跟踪控制方法
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ９ １ ０
文 献 标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ４ — ０ ０ ９ ８ — ０ ４
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（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ ０ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
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Ｄ Ｃ环 节 的 额 定 功 率 和减 小直 流母 线 电压 的 纹 渡 。 针 对传 统 扰 动 观 察 法 存 在 的 振 荡和 误 判 问题 ， 提 出 了一 种 新 型 的基
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
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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。
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• 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
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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。
最大功率跟踪 电导增量法
最大功率跟踪电导增量法以最大功率跟踪电导增量法为标题的文章引言：最大功率跟踪是太阳能光伏发电系统中的一个重要问题，通过优化调节光伏阵列的工作状态，使其输出功率达到最大值，可以提高光伏发电系统的效率。
其中，电导增量法是一种常用的最大功率跟踪方法。
本文将介绍电导增量法的原理和实现过程。
1. 电导增量法的原理电导增量法基于光伏电池的伏安特性曲线，通过不断调整光伏阵列的工作点，使其电导增量为零，达到最大功率输出。
电导增量法主要包括两个步骤：电导计算和工作点调整。
2. 电导计算在光伏电池的伏安特性曲线中，电导可以通过斜率来表示。
斜率越大，表示光伏电池的电导越大，输出功率也就越大。
因此，电导计算的目标就是找到当前工作点的电导。
3. 工作点调整根据电导计算得到的电导值，可以判断当前工作点的位置相对于最大功率点的位置。
若电导值为正，说明当前工作点在最大功率点的右侧，需要向左调整工作点；若电导值为负，说明当前工作点在最大功率点的左侧，需要向右调整工作点。
通过不断调整工作点的位置，使电导增量逐渐趋近于零，从而达到最大功率输出。
4. 实现过程电导增量法的实现过程主要包括以下几个步骤：(1) 初始化工作点：将工作点设置在初始位置；(2) 电导计算：根据当前工作点的伏安特性曲线，计算出电导值；(3) 判断电导增量：根据电导值判断当前工作点位置相对于最大功率点的位置，计算电导增量；(4) 调整工作点：根据电导增量的正负，调整工作点的位置；(5) 判断终止条件：当电导增量趋近于零时，停止调整工作点；(6) 输出最大功率：输出此时的功率值。
5. 电导增量法的优势电导增量法相比其他最大功率跟踪方法具有以下优势：(1) 算法简单：电导增量法只需要计算电导值和判断电导增量的正负，实现简单，运算速度快；(2) 稳定性好：电导增量法能够快速响应光照变化，保持系统的稳定性；(3) 实时性强：电导增量法可以实时调整工作点，提高光伏发电系统的实时性。
光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现
参考内容
摘要
本次演示旨在研究光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的问题。通过文献综 述和实验研究，本次演示分析了最大功率点跟踪算法的原理、优缺点及在不同情 况下的性能表现。实验结果表明，采用合适的最大功率点跟踪算法可以有效提高 光伏发电系统的效率。本次演示的研究为优化光伏发电系统的性能提供了有益的 参考。
因此，针对现有方法的不足，本次演示将采用一种改进的扰动观察法来实现 最大功率点跟踪。
方法与算法
本次演示采用改进的扰动观察法来实现光伏发电系统最大功率点跟踪。该方 法通过在扰动电压或电流的基础上，引入一个动态调节因子，以改善系统的响应 速度和跟踪精度。具体实现步骤如下：
1、初始化：设定初始电压或电流值，以及动态调节因子的初始值。
引言
随着环境问题和能源短缺问题的日益严重，可再生能源的开发和利用逐渐成 为人们的焦点。光伏发电作为一种重要的可再生能源，具有清洁、可分散式布局 等优势，但也面临着转换效率低、稳定性差等问题。其中，最大功率点跟踪 （MPPT）算法是提高光伏发电系统效率的关键技术之一。因此，本次演示旨在深 入探讨光伏发电系统中最大功率点跟踪算法的研究。
结果与讨论
实验结果表明，MPPT-PID和MPPT-扰动观察法在电能产量方面表现出色，但 在稳定性方面存在一定欠缺。DC-DC变换器法和MPPT-恒压法在稳定性方面表现良 好，但电能产量相对较低。此外，不同算法在不同环境和光照条件下的性能也存 在差异。例如，在低光照条件下，MPPT-PID和MPPT-扰动观察法的表现较好；而 在高光照条件下，DC-DC变换器法和MPPT-恒压法的表现相对较好。
研究方法
本研究采用实验对比的方法，分别对基于数学模型的MPPT-PID和MPPT-扰动 观察法，以及基于电路理论的DC-DC变换器法和MPPT-恒压法进行实验测试。实验 中，通过调整不同算法的参数，观察其在不同环境和不同光照条件下的性能表现。 同时，为了更准确地评估算法的性能，引入了电能产量和系统稳定性两个评价指 标。
最大功率点跟踪(MPPT)
电子知识最大功率点(2)MPPT(14)MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。
所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。
下面我们用一种机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。
要想给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。
所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压(Vpp)大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。
这样设定的原因，(有意思的是，不同于我们普通人的主观想象，下面的结论可能会让我们吃惊)在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V!现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。
传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。
但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在了1档。
那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。
MPPT控制器就不同了，它是自动挡的。
它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最合理的效率水平运行。
就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。
电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。
理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。
从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器为什么要使用MPPT ?太阳能电池组件的性能可以用U-I曲线来表示。
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最大功率点跟踪控制的方法
随着可再生能源技术的不断发展，太阳能光伏发电已经成为了一种越来越受欢迎的清洁能源。
然而，由于太阳能光伏发电系统的特殊性质，如天气、环境和负载变化等因素的影响，其电能输出存在着波动和不稳定的问题。
因此，如何提高太阳能光伏发电系统的效率和稳定性是目前研究的热点之一。
最大功率点跟踪控制技术是一种有效的解决方案，本文将介绍最大功率点跟踪控制的方法。
一、最大功率点
在太阳能光伏发电系统中，最大功率点是指光照强度和负载电阻条件下，太阳能电池组输出功率最大的点。
当太阳能电池组的输出功率达到最大时，其效率也会达到最高点。
因此，最大功率点是太阳能光伏发电系统中最重要的参数之一。
二、最大功率点跟踪控制
最大功率点跟踪控制是一种通过调节太阳能电池组的工作点，使其输出功率达到最大的控制方法。
其主要思想是在太阳能电池组的伏安特性曲线上，实时监测电池组的电压和电流，并根据当前的光照强度和负载电阻条件，自动调整电池组的工作点，使其输出功率达到最大。
最大功率点跟踪控制可以提高太阳能光伏发电系统的转换效率和稳定性，同时减少系统的损耗和能源浪费。
它可以适应不同的光照强度和负载变化，保证系统的输出功率始终处于最大状态，从而最大限度地利用太阳能资源。
三、最大功率点跟踪控制的方法
最大功率点跟踪控制的方法主要包括传统的模拟控制方法和现
代的数字控制方法。
传统的模拟控制方法主要采用模拟电路和电子元件进行控制，其优点是控制精度高、响应速度快，但缺点是设计和制造成本较高，容易受到环境和温度的影响。
现代的数字控制方法主要采用微处理器和数字信号处理器进行
控制，其优点是控制精度高、可靠性强、成本低廉，且可以实现自适应控制和远程监控等功能。
数字控制方法可以通过软件调节参数，适应不同的工作条件和应用场景，具有更大的灵活性和可扩展性。
四、最大功率点跟踪控制的应用
最大功率点跟踪控制技术广泛应用于太阳能光伏发电系统中，特别是在大型光伏电站和分布式光伏发电系统中更为常见。
在实际应用中，最大功率点跟踪控制可以结合其他控制策略，如功率控制、电压控制和频率控制等，实现对太阳能光伏发电系统的全面控制和优化。
结论
最大功率点跟踪控制技术是一种有效的太阳能光伏发电系统控
制方法，可以提高系统的效率和稳定性，最大限度地利用太阳能资源。
在实际应用中，应根据不同的工作条件和应用场景，选择合适的控制方法和控制策略，以实现最佳的控制效果和经济效益。