光伏匯流箱中功率優化器的設計和MPPT控制方法研究

魯兵 黃遠洋 王卓

摘要：在光伏系統中，匯流箱起到了匯集光伏陣列輸出電流的功能，匯流箱中搭載的功率優化器具有實現光伏電池最大功率點跟蹤的功能。設計的光伏匯流箱中每個支路采用雙重BOOST結構，MPPT算法采用變步長電阻增量法。由Simulink仿真可知，雙重BOOST結構能夠有效降低匯流箱輸出電流紋波，在光照強度突變后，采用變步長電阻增量法的功率優化器可以使光伏系統快速穩定地達到新的最大功率點并且使各個電感電流均流。

關鍵詞：光伏發電；功率優化器：MPPT算法：雙虧BOOST： Simulink

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在大型光伏系統中，由于逆變器直流側電壓高，輸出功率大，所以應盡量避免光伏陣列同逆變器之間直接連線，同時為了系統的穩定運行，使系統發電效率達到最優，需要在光伏陣列和逆變器之間安裝匯流箱[2]。本文研究的匯流箱，搭載具有MPPT功能的功率優化器，增強了系統的可靠性。功率優化器是一種基于DC-DC轉換電路的調節器[3]，它具有提高光伏陣列發電效率的功能。功率優化器的結構如圖1中虛線框所示。

在光伏發電現場，由于陰影遮擋和地形方位不同等原因，往往造成光伏陣列失配問題，在大規模光伏發電場所，為匯流箱裝配功率優化器可有效解決此問題。功率優化器對光伏陣列輸出的電壓、電流信號采集，經過MPPT控制，使光伏陣列不斷調整跟蹤最大功率點。

功率優化器的關鍵技術是MPPT算法。國內外研究最多的MPPT算法有定電壓跟蹤法（CVT）、擾動觀測法（P&O;）、電導增量法（INC）[4]等，在產品開發過程中選擇MPPT算法至關重要。……