PDF《光伏电池最大功率点的跟踪方法》

14 种MPPT 实现方法的原理及特点 [1] . 图2光伏特性随太阳辐射强度、 温度及串联电阻变化曲线

2 常用的 MPPT 方法的原理及特点 2.

1 电压回授法 早期对光伏电池输出功率控制主要利用电压 回授 (Constant Voltage Tracking, CVT) 技术 [2] . 图3为硅光伏电池阵列具有的伏安特性. 图3中,L 是负载特性曲线, 当温度保持某一固定值 时, 在不同的日照强度下与伏安特性曲线的交点 a, b, c, d, e 对应于不同的工作点. 人们发现阵列 可能提供最大功率的那些点, 如a,b,c,d,e点连起来几乎落在同一根垂直线的邻近两侧, 这就 有可能把最大功率点的轨迹线近似地看成电压 U = const 的一根垂直线, 亦即只要保持阵列的输出 端电压 U 为常数, 就可以大致保证阵列输出在该 温度下的最大功率 , 于是最大功率点跟踪器可简 化为一个稳压器. 这种方法实际上是一种近似最 大功率法. 图3光伏电池伏安特性曲线 CVT 控制方式具有控制简单、 可靠性高、 稳 定性好、 易于实现等优点, 比一般光伏系统可望多

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3 程启明, 等: 光伏电池最大功率点的跟踪方法 获得 20% 的电能. 但该跟踪方式忽略了温度对太 阳电池开路电压的影响. 以单晶硅电池为例, 当环 境温度每升高

10 C 时, 其开路电压的下降率为 0. 35% 耀0. 45% . 这表明光伏电池最大功率点对 应的电压 Um 也随环境温度的变化而变化. 对于 四季温差或日温差较大地区, CVT 控制方式并不 能在所有的温度环境下完全地跟踪最大功率. 2.

2 开路电压法 开路电压法 (0pen Circuit Voltage, 0CV) [3] 类 似于定电压跟踪 CVT 法, 但CVT 法是跟踪恒定 的电压, 而开路电压法跟踪变化的电压. 相对于电池板温度变化引起的光伏阵列输出 功率的变化而言,辐照度的变化对光伏阵列输出 功率的影响更大, 而不同辐照度下最大功率点对 应的输出电压 Um 变化不大. 同时,由实验验证可 知, 同一辐照度下的 Um 与开路电压 Uo 的比值只 与光伏组件的参数有关,而对环境温度的变化不 敏感,可近似认为是常数 0.

76 ( 误差 2% ) . 0CV 算法依据测量得到的开路电压,令该电压的 76% 作为最大功率点对应的参考电压,并在一定 时间内保持不变. 采用开路电压比例系数法不会在最大功率点 附近产生振荡, 且结构简单, 可用廉价的模拟电路 实现. 但实施该算法需要不停地开断开关元件以 测量光伏阵列的开路电压,导致光伏阵列无法持 续供电. 同时,光伏阵列的 Um / Uo 并不总等于同 一常数. 因此, 该算法追踪的稳态误差较大,能量 转换效率低. 2.

3 短路电流法 短路电流法 ( Short Electric Current, SEC) [3] 是根据同一辐照度下最大功率点对应的输出电流 Im 与短路电流 Is 的比值近似等于 0.

91 而设计的 算法. 该算法的实施需要不断将光伏阵列短接, 以测量阵列的短路电流. 因此,短路电流法与恒 定电压法的原理实质是一致的. 但当辐照度改变 时,光伏阵列的 Is 变化迅速,而开路电压 Uo 则 变化较缓. 因此,考虑到开关器件的开关频率及 跟踪效率,实际应用中恒定电压法更优于短路电 流法. 短路电流比例系数法存在和开路电压比例系 数法同样的缺点, 即由于 Im / Is = 0.

91 是一个近似 的公式, 所以光伏阵列并不是工作在真正的最大 功率点上. 另外, 测量短路电流 Is 要比测量 Uo 复杂, 通常需要在逆变器中添加开关, 以实现短路光 伏阵列的周期性, 从而测得 Is . 2.