光伏并網發電系統的MPPT控制研究

劉昌盛（湖北工業大學工程技術學院,武漢　430068）

光伏并網發電系統的MPPT控制研究

劉昌盛
（湖北工業大學工程技術學院,武漢430068）

摘要：光伏并網發電而系統效率的提高是大家普遍關注的問題，其中逆變器的研究在現有電力電子器件與電路拓撲沒有大的更新情況下，引入對最大功率點跟蹤(MPPT)的討論顯得尤為重要，將三點比較法與功率預測法相結合就是一種比較好的控制方法。

關鍵詞：光伏發電;逆變器;MPPT

1　引言

2014年，全國新增并網光伏發電容量1060萬千瓦，約占全球新增容量的四分之一。光伏年發電量約250億千瓦時，同比增長超過200%，[1]光伏發電憑借其獨特的優點得到了越來越多的關注。開發一種小型高效的光伏發電系統并網發電，將會是現有地區性電網很好的補充，的解決辦法。本文就對小型光伏并網發電系統逆變器的MΡΡT控制相關問題進行探討。

2　光伏并網發電系統的組成及工作原理

光伏并網發電系統的工作原理是，太陽能電池板接收太陽光輻射，由光伏電池輸出直流電，可供本地直流負載使用，在經過逆變轉化為與市電電網電壓同頻、同相的交流電后，可以向交流電網輸出有功功率與無功功率，同時也可以向本地交流負載提供電能。一個典型的光伏并網發電系統一般由光伏電池陣列、控制器、儲能裝置、儲能控制裝置、并網逆變裝置、電表、電網和負載組成。

圖1　光伏并網系統組成

3　光伏并網逆變器的效率

3.1提高效率的困境

大家對光伏逆變器最為關注的就是單機轉換效率，擁有更高轉換效率的逆變器無疑能夠贏得青睞。目前現實情況是在電力電子器件、新型成熟的電路拓撲結構在較長的時間內沒有重大突破的前提下，提高效率的空間已經不大了。為了提高一點點效率，帶來的成本投入也許會很大。

3.2解決的辦法

基于這些原因，如果從系統控制方法上入手，采用最大功率點跟蹤（MΡΡT）技術，是節省成本、提高系統整體轉換效率的好辦法。

在引入MΡΡT跟蹤技術的時候如果采用單路跟蹤，當組串中有ΡV組件失效時，則該路的整體MΡΡT效率會受到影響。而多路獨立MΡΡT追蹤，能夠克服單路MΡΡT失效帶來的損失，有效提高系統的使用效率。[2]

3.3MPPT技術的選擇

常規的MΡΡT技術有電壓跟蹤法、功率反饋法，擾動觀測法、電導增量法、最優梯度法等方法，因其算法簡單可靠已經被廣泛應用，但常規的MΡΡT技術存在振蕩和誤判現象。

因此，可以考慮采用一種改進的擾動觀測法，這種方法結合了功率預測法和三點比較法的優點，能夠快速實現最大功率點跟蹤。在采取了電壓不變的方式避免了最大功率點附近雙向擾動的振蕩現象，同樣在光照劇烈變化的情況下也能動態跟蹤最大功率點而不產生誤判現象。

加入了功率預測的三點比較法是當采樣周期足夠小時，可以假定一個采樣周期內光輻照度的變化率恒定，采用線性功率預測，在擾動電壓足夠小的情況下，近似認為光輻照度線性增加，且三點功率近似以同樣幅度增加。[3]

圖2　多路獨立MPPT逆變電路拓撲

4　結語

在現有的電力電子技術及電路拓撲結構沒有大的更新情況下，選擇合適的MΡΡT技術能夠直接提高光伏電池的發電效率，而將三點觀察法與功率預測法相結合的技術，具有很好的技術優勢。

參考文獻：

[1]中國政府網.2014年我國光伏發電量同比增長超過200%[N].2015.2.24.

[2]韋安.戶用型光伏并網逆變器技術發展新特點[J].北京昆南新能源有限公司.

[3]姚光輝.光伏并網發電系統設計及MPPT技術研究[D].2014(03):12.