PDF《光伏电池最大功率点的跟踪方法》

第25 卷第

4 期上海电力学院学报Vol.

25,No.

4 2009 年8月Journal( of( Shanghai( University( of( Electric( Power Aug.

2009 文章编号:1006

4729 (2009)

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07 光伏电池最大功率点的跟踪方法 收稿日期:2009

06 02 (特约稿) 作者简介:程启明 (1965 ) , 男, 教授, 硕士生导师, 江苏盐城人. 主要研究方向为发电过程自动化. E-mail: chengQiming@ sina. com. 基金项目:上海市教育委员会重点学科建设项目 (J51301) ;

上海市教委重点科研项目 (06ZZ69) . 程启明,程尹曼,汪明媚 ,倪仁杰 (上海电力学院 电力与自动化工程学院,上海 200090) 摘要:在光伏发电系统中, 为提高光伏电池的利用效率, 需要对光伏电池的最大功率点进行快速、 准确地跟 踪控制. 介绍了

14 种常用的最大功率跟踪方法及原理, 说明了各种方法的优、 缺点,指出了选择某一方法时 需要考虑的因素, 并展望最大功率点跟踪方法的发展方向. 关键词:最大功率跟踪;

太阳能;

光伏阵列;

光伏发电 中图分类号:TK513;

TM615 文献标识码:A Survey on MPPT Methods of Photovoltaic Cells CHENG Qi-ming ,CHENG Yin-man ,WANG Ming-mei ,NI Ren-jie (School of Electric Power &

Automation Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China) Abstract: It is necessary to track and control the maximum power point of photovoltaic battery rapidly and accurately to increase the output power of photovoltaic cells. In this paper,fourteen existing MPPT methods are introduced and analyzed,and the advantages and weaknesses of these methods are compared,the factors of method choice to be considered are pointed out,and the development outlook of maximum power point track is given. Key words: maximum power point tracking;

solar energy;

photovoltaic array ;

photovoltaic power generation 随着社会经济的高速发展, 能源和资源的需 求越来越大, 人们的目光正转向可再生能源的开 发和利用. 光伏发电是一种公认的技术含量高、 有 发展前途的新能源技术. 太阳能取之不尽、 用之不 竭, 不产生任何废弃物, 没有噪音等污染, 对环境 无不良影响, 是理想的清洁能源. 但是光伏电池输 出特性具有明显的非线性. 这种非线性受到外部 环境 (日照强度、 温度、 负载) 及本身技术指标 (输 出阻抗) 等因素的影响,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. 目前光伏电池的光电转换率较低, 为有效利用光 伏电池, 对光伏发电进行最大功率跟踪 (Maximum Power Point Tracking, MPPT) 显得非常重要.

1 光伏阵列的输出功率特性 光伏阵列的输出功率特性 P-U 曲线见图 1. 由图

1 可知, P-U 曲线为单凸峰形曲线, 当光伏阵列 的工作电压 U 为Um 时, 光伏阵列的输出功率P 为最 大功率值 Pm, 即为曲线的最大功率点. 图1光伏阵列的输出功率特性 P-U 曲线 光伏特性随太阳辐射强度、 温度及串联电阻 变化曲线分别如图 2a, 图2b, 图2c 所示. 光伏阵列的开路电压和短路电流受日照强度 和温度的影响很大, 导致系统工作点不确定, 从而 降低系统效率. 此外, 串联电阻对太阳能电池的输 出也有影响, 它是太阳能电池内部所有分布电阻 的集中体现, 其阻值主要由制造工艺、 环境等因素 决定. 串联电阻会产生欧姆损失, 降低电池的效 率, 从而改变太阳能电池的输出特性, 但它并不影 响其开路电压和短路电流的大小. 为此, 光伏阵列必须实现最大功率点跟踪控 制, 以便阵列在任何条件下不断获得最大功率输 出. MPPT 的实现实质上是一个自寻优过程, 即通 过控制端电压或其他物理量, 使光伏阵列能在各 种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功 率Pm . 本文主要介绍目前国内外常用的