离网光伏发电控制系统

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1、一、国内外研究现状随着传统能源的日益枯竭,新能源发电逐渐得到世界各国的广泛重视,其中太阳能光伏发电凭借其多方面的优点得到越来越多的推广。为了充分利用太阳能,最大效率的将电池板上的太阳能转化为电能,减少充放电次数，使蓄电池优化运行，提高逆变器运行的可靠性、稳定性和安全性,必须对最大功率点跟踪、蓄电池控制、逆变器设计的控制策略展开深入的研究。1、最大功率跟踪点算法研究现状光伏电池是太阳能光伏发电系统最基本的环节，且价格比较昂贵，它的能量转换效率影响着系统的整体效率和成本，因此必须使其最大限度地输出功率。然而，光伏电池的输出特性具有强烈的非线

2、性，输出功率很容易随着外界环境温度、光照强度、负载状态的变化而变化。在一定的电池温度和光照强度下光伏电池可以工作在不同的输出电压，拥有不同的输出功率，只有在某一电压值下，输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点称之为最大功率点。也就是说，在一定光照强度和温度下，太阳能电池有唯一的最大输出功率点。为了始终能工作在最大功率点，以达到输出功率最大，能量利用率最高的目的，所以必须对光伏电池进行最大功率跟踪点跟踪(MaximumPowerPointTracking，简称MPPT)。目前提出的MPPT方法很多，主要有恒电压法、扰动观察法、增量电

3、导法、间歇扫描法、智能控制法等，每种方法都有各自的优缺点。下文将针对比较常见的、应用最为广泛的恒电压法、扰动观察法、电导增量法进行简要介绍对比。(a)恒电压法忽略电池温度影响时，在不同的光照强度下，光伏电池输出曲线的最大功率点近似分布在一条垂直线的附近。只要保持光伏电池输出电压为常数，且等于某一光照强度下光伏电池最大功率点的电压，就能基本保证在该温度下光伏电池工作在最大功率点，从而实现MPPT。由此可知，恒电压法实质上是把MPPT控制简化为恒电压控制，构成了恒定电压的MPPT控制。恒定电压法具有控制简单，易于实现，稳定性好，可靠性高等优

4、点，比较适合于低成本的应用场合或教学实验中，可以简化控制部分的设计。但是，这种方法忽略了电池温度对光伏电池最大功率点的的影响，当温度变化时，如果仍采用此法，光伏电池的输出功率将会偏离最大功率点，造成能量的浪费，特别是对于早昼夜和四季温差大的地区，控制精度就更差，系统损失功率就更多。因此恒定电压法并不能完全实现真正意义上的最大功率跟踪。为了克服使用场所冬夏早晚、阴睛雨雾等环境变化对系统造成的影响，在恒定电压控制的基础上可以引进温度反馈来修正工作点电压，提高系统的整体效率。(b)扰动观察法扰动观察法(Perturb&ObserveAlgor

5、ithms)又称爬山法，主要根据光伏电池的P-U特性，通过扰动端电压来寻找最大功率点。并且不论外界环境如何变化，它都能够真正实现MPPT控制，所以是目前MPPT应用最广泛的方法之一。其工作原理是在光伏电池正常工作时，周期性的改变负载的大小，以改变电池板的从而不断地给它的输出电压一个很小的扰动△U，在电压变化的同时，实时采样光伏电池的输出电压和电流，计算当前的输出功率，再与上一采样时刻的功率进行比较，通过判断输出功率的变化方向来判定下一步的干扰方向。如果输出功率变大，那么负载继续按照上一周期的方向变动继续“干扰”过程，如果检测到输出功率变

6、小，则改变“干扰”的方向。如此反复的扰动、观察及比较，使电池板最终达到其最大功率点，从而实现最大功率跟踪。扰动观察法的优点是算法结构简单，被测参数较少，容易实现。其缺点是光伏电池达到最大功率点后，并不停止扰动，而是在最大功率点附近来回振荡运行，始终有一定的能量损失。其次，它的扰动步长(ΔU值)不容易确定，步长过小，系统的跟踪速度变慢，光伏电池可能长时间滞留在低功率输出区，从而影响系统的效率；步长过大，又会使系统在最大功率点附近振荡加剧，跟踪精度降低，导致功率损失较大。因此，扰动观察法的跟踪精度和跟踪速度无法兼顾，当我们采用此方法时，需要

7、根据自己的需要做一取舍，选择合适的步长。另外当外部环境突然变化时，扰动观察法不能判断系统功率变化是由自身扰动还是环境变化造成的，可能会导致扰动方向发生错误，造成误判。c)电导增量法电导增量法(IncrementalConductanceMethod，ICD)是1995年KH.Hussein提出的，是通过比较某一时刻光伏电池瞬时电导和瞬时电导变化率的关系来改变扰动的方向，从而实现MPPT。由光伏电池的输出特性可知，光伏阵列的P-V曲线是一个单峰曲线，在最大功率点处，其斜率(即功率对电压的导数)为零。因此，只要在斜率大于零的区域增加电压，在

8、斜率小于零的区域减小电压，在斜率等于零或非常接近于零的时候，电压保持不变，就可以寻找到最大功率点。当判断出光伏系统工作在最大功率点处，就不再对工作点进行调整。电导增量法的优点是在光照强度不变时，光伏电池输出