基于改进mppt算法的光伏并网系统控制策略

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1、第30卷第12期电力自动化设备Vol．30No.122010年12月ElectricPowerAutomationEquipmentDec.2010基于改进MPPT算法的光伏并网系统控制策略焦阳，宋强，刘文华（清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，北京100084）摘要：研究并改进了单相两级光伏并网发电系统的控制策略。以2种基本最大功率点跟踪（MPPT）技术为基础提出了一种结合固定电压法与增量电导法的占空比扰动MPPT算法。在不同的光伏电池运行点采用不同的跟踪方法，通过直接控制直流斩波器开关占空比以达到快速准确的功率跟

2、踪效果。针对该算法的运行条件改进了光伏并网系统整体控制策略。通过直流电压外环的功率平衡控制及比例积分校正，配合内环并网电流反馈控制，使并网逆变器在保持并网电流质量的同时更好地控制直流电压。通过PSCAD／EMTDC软件搭建的光伏并网系统仿真模型验证了改进MPPT算法及逆变器控制策略的有效性。关键词：光伏发电系统；最大功率点跟踪；固定电压法；增量电导法；占空比扰动；变流器控制；PSCAD仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1006－6047（2010）12－0092－05MPPT算法及逆变器控制策略的控制效果。0引言1改

3、进型MPPT控制方法随着当今世界能源危机和环境污染的日益严重，太阳能发电的重要性也日益显现。光伏并网发电1.1MPPT基本方法系统使太阳能的大规模利用成为可能，也因此成CV、PO和IC3种方法都基于不同环境下光伏为研究的热点［1-8］。其中最大功率点跟踪（MPPT）控电池输出特性。CV法基于光伏电池最大工作点电压制以及并网逆变器控制是光伏发电系统的关键控在不同光强下基本不变的特点，控制电池电压保持制技术。恒定。该方法简单易行，但控制效果差，在温度变化光伏发电系统成本普遍较高，因此需要充分利时难以准确跟踪最大功率。PO法与IC法都基于

4、最大用光伏电池最大发电效能。这就使得MPPT技术成功率点处U-P曲线斜率为0的关系对电池电压进为光伏发电控制系统中不可缺少的控制策略。目前行扰动。PO法以式（1）为判据确定最大功率点，算的MPPT控制方法主要有固定电压（CV）法、扰动观法简单；但是工作点始终在最大功率点附近振荡，且察（PO）法、增量电导（IC）法［1-3］该方法所用的判据在光照变化较快的情况下会导。这3种方法单独使用都存在一定缺陷，目前的趋势是将几种方法综合致跟踪失败。IC法在式（1）的基础上推导出如式（2）使用，文献［2］研究了结合CV法和PO法的控制方所示的判据

5、，可以更好地适应快速变化的环境条件，式，但是本文提出的结合CV法和IC法的方式目前避免跟踪失败，准确性更高；但是算法较复杂，跟踪效研究不多。果依赖于精密的测量结果，对测量电路要求高［9］。并网逆变器的控制效果不仅决定了送至电网的dP=0（1）电能质量，同时也会影响MPPT的控制效果。因此逆dU变器控制目标是实现MPPT与并网逆变的结合。目dI=-I（2）dUU前单相并网逆变器多采用双环控制，外环通过PI闭主要MPPT方法都是通过扰动电池工作点使其环控制或者功率平衡开环控制实现直流电压稳定。接近最大功率点。扰动对象根据系统结构的不同可

6、开环控制的动态响应及稳态误差较大，而闭环控制以是直流电压、电流参考值、并网电流参考值或占空提供的参考电流幅值纹波较大。本文提出的控制方比等。单级式结构只能扰动并网电流，会降低并网法综合了参考电流的开环计算与闭环校正，可以消电能质量。带直流斩波环节的两级系统可以采用PI除以上2种方法单独控制的缺陷。控制的方法调节电池输出电压或电流，通过对控制现以单相两级光伏并网系统为对象，提出了一环的电压、电流参考值进行扰动实现功率跟踪。此种直接扰动占空比的改进型MPPT方法，以及一种改外也可以直接扰动直流斩波器开关的占空比实现进直流电压控制效果的逆

7、变器控制方法。在电磁暂MPPT。态仿真软件PSCAD／EMTDC中进行的仿真验证了1.2改进型MPPT方法控制原理收稿日期：2010-03-16；修回日期：2010-10-08针对IC法跟踪效果好、能够适应光强快速变化第12期焦阳，等：基于改进MPPT算法的光伏并网系统控制策略的特点，同时考虑到CV法控制简单、跟踪速度快，动，最终使工作点稳定在最大功率点附近。文中提出了结合这2种方法的改进型MPPT控制1.3改进型MPPT方法控制效果方法。该方法在工作点远离最大功率点时采用CV采用改进型MPPT控制方法通过PSCAD软件对法控制，使

8、电池电压迅速达到最大功率点附近；之一种实际的光伏电池模型进行仿真，验证了该方法的后采用IC法对工作点进行小步长扰动，使之逐渐控制效果。根据电池参数的环境修正建模方法［10-11］达到最大功率点。CV法保证了工作点快速接近最建立STP2