MPPT和功率分析儀在光伏發電行業的應用
發布時間:2016-12-22 來源:EEFOCUS 責任編輯:susan
【導讀】在(zai)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong),如(ru)何(he)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)體(ti)效(xiao)率(lv),一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)途(tu)徑(jing)就(jiu)是(shi)實(shi)時(shi)調(tiao)整(zheng)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)工(gong)作(zuo)點(dian),使(shi)之(zhi)始(shi)終(zhong)工(gong)作(zuo)在(zai)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)附(fu)近(jin),這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)就(jiu)稱(cheng)之(zhi)為(wei)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)跟(gen)蹤(zong)(maximum power point tracking, MPPT)。
一、MPPT基本原理
理論上講,隻要將光伏電池與負載完全匹配、直接耦合(如負載為被充電的蓄電池),負fu載zai的de伏fu安an特te性xing曲qu線xian與yu最zui大da功gong率lv點dian軌gui跡ji曲qu線xian即ji可ke重zhong合he或huo漸jian進jin重zhong合he,使shi光guang伏fu電dian池chi處chu於yu高gao效xiao輸shu出chu狀zhuang態tai。但dan在zai日ri常chang應ying用yong中zhong,很hen難nan滿man足zu負fu載zai與yu光guang伏fu電dian池chi的de直zhi接jie耦ou合he條tiao件jian。因yin此ci,要yao提ti高gao光guang伏fu發fa電dian係xi統tong的de整zheng體ti效xiao率lv,一yi個ge重zhong要yao的de途tu徑jing就jiu是shi實shi時shi變bian更geng係xi統tong負fu載zai特te性xing,即ji調tiao整zheng光guang伏fu電dian池chi的de工gong作zuo點dian,使shi之zhi能neng在zai不bu同tong的de日ri照zhao和he溫wen度du下xia始shi終zhong讓rang光guang伏fu電dian池chi工gong作zuo在zai最zui大da功gong率lv點dian附fu近jin,這zhe一yi跟gen蹤zong過guo程cheng就jiu稱cheng為wei最zui大da功gong率lv點dian跟gen蹤zong,如ru圖tu 1所示為MPPT基本原理圖。

圖1.MPPT原理圖
最大功率點A1→最大功率點B1(條件:將係統負載特性由負載1改為負載2)
最大功率點B1→最大功率點A1(條件:將係統負載特性將負載2改回至負載1)
由此可見,光伏發電係統中的MPPT控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve),就(jiu)是(shi)先(xian)根(gen)據(ju)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv),再(zai)經(jing)過(guo)一(yi)定(ding)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)預(yu)測(ce)當(dang)前(qian)工(gong)況(kuang)下(xia)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)可(ke)能(neng)的(de)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)點(dian),最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)當(dang)前(qian)的(de)阻(zu)抗(kang)或(huo)電(dian)壓(ya)、電流等電量等方式來滿足最大功率輸出的要求。
這(zhe)樣(yang),不(bu)論(lun)是(shi)因(yin)外(wai)部(bu)光(guang)照(zhao)強(qiang)度(du)變(bian)化(hua),還(hai)是(shi)因(yin)內(nei)部(bu)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)結(jie)溫(wen)變(bian)化(hua)使(shi)得(de)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)減(jian)少(shao),係(xi)統(tong)始(shi)終(zhong)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)運(yun)行(xing)於(yu)當(dang)前(qian)工(gong)況(kuang)下(xia)的(de)最(zui)佳(jia)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai),達(da)到(dao)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu),從(cong)而(er)可(ke)提(ti)高(gao)整(zheng)個(ge)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)。
二、最大功率點的影響因素
在(zai)一(yi)定(ding)的(de)光(guang)照(zhao)強(qiang)度(du)和(he)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下(xia),光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),但(dan)是(shi)隻(zhi)有(you)在(zai)某(mou)一(yi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)值(zhi)時(shi),光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)才(cai)能(neng)達(da)到(dao)最(zui)大(da)值(zhi),這(zhe)時(shi)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)的(de)工(gong)作(zuo)點(dian)就(jiu)達(da)到(dao)了(le)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)電(dian)壓(ya)曲(qu)線(xian)的(de)最(zui)高(gao)點(dian),稱(cheng)之(zhi)為(wei)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)。如(ru)圖(tu)2所示為MPPT受光照影響圖、圖 3所示為MPPT受溫度影響圖

圖2.MPPT受光照影響

圖3.MPPT受溫度影響
如圖所示可見光照強度和溫度下降都會導致光伏電池的最大功率點下移
三、MPPT技術在應用中存在的問題
誤跟蹤現象
大多數MPPT算suan法fa僅jin采cai集ji光guang伏fu電dian池chi的de電dian壓ya和he電dian流liu,並bing基ji於yu擾rao動dong觀guan察cha的de思si想xiang進jin行xing跟gen蹤zong,但dan是shi無wu從cong得de知zhi光guang伏fu電dian池chi輸shu出chu功gong率lv的de變bian化hua是shi由you擾rao動dong還hai是shi由you外wai界jie環huan境jing的de變bian化hua而er引yin起qi的de,所suo以yi當dang環huan境jing變bian化hua較jiao快kuai時shi,容rong易yi發fa生sheng誤wu跟gen蹤zong現xian象xiang。解jie決jue方fang案an主zhu要yao有you以yi下xia幾ji類lei:
① 根據環境進行開環控製;
② 使算法擾動帶來的功率變化大於環境變化帶來的功率變化;
③ 辨識和補償環境變化帶來的功率變化。
多峰值問題
光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)被(bei)局(ju)部(bu)遮(zhe)擋(dang)或(huo)特(te)性(xing)不(bu)一(yi)致(zhi)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)多(duo)功(gong)率(lv)極(ji)值(zhi)的(de)出(chu)現(xian)。在(zai)多(duo)峰(feng)值(zhi)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),如(ru)何(he)進(jin)行(xing)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)跟(gen)蹤(zong)?找(zhao)到(dao)最(zui)大(da)點(dian),而(er)不(bu)是(shi)局(ju)部(bu)極(ji)值(zhi),是(shi)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)的(de)問(wen)題(ti)。另(ling)外(wai),當(dang)出(chu)現(xian)多(duo)峰(feng)值(zhi)時(shi),實(shi)際(ji)上(shang)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)工(gong)作(zuo)在(zai)不(bu)良(liang)狀(zhuang)態(tai),嚴(yan)重(zhong)功(gong)率(lv)失(shi)配(pei),既(ji)損(sun)失(shi)了(le)能(neng)量(liang),又(you)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)光(guang)伏(fu)組(zu)件(jian)。這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)可(ke)能(neng)是(shi)需(xu)要(yao)被(bei)檢(jian)測(ce)和(he)避(bi)免(mian)的(de)。
對實際運行狀態的考慮不足
多(duo)數(shu)文(wen)獻(xian)在(zai)仿(fang)真(zhen)驗(yan)證(zheng)算(suan)法(fa)時(shi),是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)環(huan)境(jing)變(bian)化(hua)的(de)階(jie)越(yue)響(xiang)應(ying)實(shi)現(xian)的(de)。但(dan)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)中(zhong),環(huan)境(jing)的(de)變(bian)化(hua)是(shi)連(lian)續(xu)的(de),不(bu)會(hui)從(cong)一(yi)個(ge)穩(wen)態(tai)突(tu)然(ran)跳(tiao)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)穩(wen)態(tai)。很(hen)多(duo)算(suan)法(fa)會(hui)在(zai)環(huan)境(jing)快(kuai)速(su)連(lian)續(xu)變(bian)化(hua)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)失(shi)效(xiao)。 在眾多MPPT算(suan)法(fa)的(de)研(yan)究(jiu)中(zhong),被(bei)很(hen)多(duo)研(yan)究(jiu)者(zhe)忽(hu)略(lve)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)采(cai)樣(yang)精(jing)度(du)和(he)計(ji)算(suan)誤(wu)差(cha)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)限(xian)製(zhi)。很(hen)多(duo)理(li)論(lun)上(shang)成(cheng)立(li)且(qie)仿(fang)真(zhen)中(zhong)有(you)效(xiao)的(de)算(suan)法(fa),在(zai)實(shi)際(ji)係(xi)統(tong)中(zhong)是(shi)不(bu)可(ke)行(xing)的(de)。
如何解決上述這些問題,以提高MPPT技術應用水平,是光伏發電逆變器應用過程中的重點和難點 。
四、功率分析儀在MPPT測試的優勢
由於太陽電池的輸出特性受負荷狀態、日照量、環境溫度等因素的影響、taiyangdianchizhenliededianyahedianliujunfashenghendadebianhua,congershishuchugonglvbuwending,jizuidagonglvdianshikebianhua。weilechongfenliyongtaiyangnengyihuoquzuidagonglvshuchu,bixugenzong、控製太陽電池的最大功率點、最大限度地利用太陽能,如圖 4所示為光伏發電示意圖。采用PA8000功率分析儀的MPPT測試主要有一下幾方麵優勢:

圖4.光伏發電
最多支持7個功率輸入單元,輸入功率與輸出功率同步測試,進一步提高準確度
chuantongceliangzhuanhuanxiaolv,youyuceliangshebeitongdaoshuyouxian,shuruyushuchuzhinengfenkaiceliang,zheyangdaozhicaijidaodeshujuquefatongbuxing,youcisuandedezhuanhuanxiaolvziranbuzhunque。zhenduiduolushurudeguangfunibianqi,PA8000可輕鬆實現4通道輸入,3通道輸出同時采樣,並且PA8000內部采用高穩定度溫度補償的100M同步時鍾實現7通道的ADC同步采樣,同步采樣時鍾誤差小於10ns,滿足高效能逆變器效率的極致測量要求。
支持權重係數自由切換,方便導出各地區效率報表
PAM軟件能夠自由切換權重係數,支持歐洲效率、CEC效率、中國各地區權重係數計算,並能快速的導出相應地區的效率報表,PA8000是業內唯一支持效率權重係數自由切換的功率分析儀器。
支持自定義效率公式,方便導出MPPT、轉換效率報表
支持自定義效率測試公式,能同時顯示6個效率測試結果,方便同時測量MPPT效率,轉換效率。PAM軟件能夠導出測試靜態與動態MPPT報表,轉換效率報表,方便檢測機構進行操作,大大提高了工作效率。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 博世半導體亮相北京車展:以技術創新驅動智能出行
- 超低功耗微控製器模塊為工程師帶來新的機遇——第1部分:Eclipse項目設置
- 英偉達吳新宙北京車展解讀:以五層架構與開放生態,加速汽車駛向L4
- 三星上演罕見對峙:工會集會討薪,股東隔街抗議
- 摩爾線程實現DeepSeek-V4“Day-0”支持,國產GPU適配再提速
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
鑒頻器
江蘇商絡
交流電機
腳踏開關
接觸器接線
接近開關
接口IC
介質電容
介質諧振器
金屬膜電阻
晶體濾波器
晶體諧振器
晶體振蕩器
晶閘管
精密電阻
精密工具
景佑能源
聚合物電容
君耀電子
開發工具
開關
開關電源
開關電源電路
開關二極管
開關三極管
科通
可變電容
可調電感
可控矽
空心線圈

