光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)（上）

本文主要來(lái)源于中國(guó)慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》學(xué)習(xí)筆記

在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，太陽(yáng)能電池可在不同的輸出電壓下運(yùn)行，但只有在某一輸出電壓值時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出功率才能達(dá)到最大值，此時(shí)太陽(yáng)能電池的功率值與電壓值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為輸出功率電壓曲線的最高點(diǎn)，該點(diǎn)被稱為最大功率點(diǎn)(Maximum Power Point，MPP)。

在不同光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度下，太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)不同。

圖片來(lái)源：中國(guó)慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》

若將太陽(yáng)能電池與蓄電池直接連接，一方面蓄電池的內(nèi)阻不隨著太陽(yáng)能電池輸出的最大功率點(diǎn)的變化而變化，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的輸出不能被調(diào)節(jié)而造成資源的浪費(fèi);另一方面因?yàn)樘?yáng)能電池的最大功率點(diǎn)隨外界環(huán)境的變化而變化，所以蓄電池的充電電壓也隨外界環(huán)境的變化而變化，不穩(wěn)定的電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，將影響蓄電池的使用壽命。

因此，需要在太陽(yáng)能電池和蓄電池之間加入最大功率跟蹤環(huán)節(jié)，最大功率跟蹤環(huán)節(jié)既可跟蹤光伏陣列的最大輸出功率，又可輸出穩(wěn)定的電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。此種實(shí)時(shí)調(diào)整太陽(yáng)能電池功率值與電壓值，使太陽(yáng)能電池始終工作于最大功率點(diǎn)附近的過(guò)程，稱為最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)。

MPPT技術(shù)通過(guò)一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工況下太陽(yáng)能電池可能的最大功率輸出，并通過(guò)改變當(dāng)前的阻抗(負(fù)載)情況以滿足最大功率輸出的要求。

MPPT技術(shù)的基本原理如下：

如圖一所示，假定圖一中曲線1和曲線2為不同日照強(qiáng)度下太陽(yáng)能電池的兩種輸出特性曲線(假定曲線1和曲線2的溫度相同)，A點(diǎn)、B點(diǎn)分別為兩種輸出特性曲線的最大功率點(diǎn)。并假定某一時(shí)刻，系統(tǒng)運(yùn)行于A點(diǎn)。

當(dāng)日照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，即太陽(yáng)能電池的輸出特性曲線由曲線1移動(dòng)至曲線2，此時(shí)，若保持負(fù)載1不變，系統(tǒng)(個(gè)人理解：系統(tǒng)指太陽(yáng)能電池與負(fù)載構(gòu)成的回路)將運(yùn)行于A'點(diǎn)，A'點(diǎn)偏離其對(duì)應(yīng)日照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)。為繼續(xù)跟蹤最大功率點(diǎn)，應(yīng)將系統(tǒng)的負(fù)載特性由負(fù)載1變化至負(fù)載2，以使系統(tǒng)運(yùn)行于新最大功率點(diǎn)(B點(diǎn))。

當(dāng)日照強(qiáng)度的變化使太陽(yáng)能電池的輸出特性曲線由曲線2移動(dòng)至曲線1，此時(shí)若保持負(fù)載2不變，系統(tǒng)將運(yùn)行于B'點(diǎn)，B點(diǎn)偏離其對(duì)應(yīng)日照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)。為繼續(xù)跟蹤最大功率點(diǎn)，應(yīng)將系統(tǒng)的負(fù)載特性由負(fù)載2變化至負(fù)載1，以使系統(tǒng)運(yùn)行于新最大功率點(diǎn)(A點(diǎn))。

當(dāng)假定曲線1和曲線2為相同日照條件且不同溫度條件或不同日照條件且不同溫度條件的兩種輸出特性曲線時(shí)，MPPT技術(shù)均通過(guò)上述原理使系統(tǒng)運(yùn)行于最大功率點(diǎn)。因此，MPPT技術(shù)的工作原理可總結(jié)為：通過(guò)改變負(fù)載特性，使處于不同光照或溫度條件下的系統(tǒng)(太陽(yáng)能電池)均運(yùn)行于最大功率點(diǎn)。(此段為個(gè)人理解)

圖一，圖片來(lái)源：中國(guó)慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》

審核編輯：湯梓紅