光伏发电系统功率最大化方法研究与实现.pdf

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1、·48·工业仪表与自动化装置2015年第3期光伏发电系统功率最大化方法研究与实现夏德印，张赛，张公全，尹强，冯进喜(1．许继电源有限公司特种电源部；2．许昌电气职业学院，河南许昌461000)摘要：为实现光伏发电系统效率的最大化，可采用最大功率跟踪(MaximumPowerPointTrack—ing，简称MPPT)的控制方法。该文设计了以C8051F020单片机为控制核心，采用MPPT方法的控制器，提高了光伏发电系统的效率，实现了对工作状态和蓄电池能量的控制和管理，有效地保护了蓄电池，且系统运行稳定。关键词：光伏；MPPT；控制器；监控；单片机中图分类号：TM615．2文献标

2、志码：A文章编号：1000—0682(2015)o3—0048—03StudyandrealizationofmaximizingthepowerofphotovoltaicsystemXIADeyin，ZHANGSai，ZHANGGongquan，YINQiang，FENGJinxi(1．SpecialPowerSupplyDepartmentofXujiPowerCo．，Ltd．，2．XuchangElectricVocationalCollege，HenanXuchang461000China)Abstract：Inordertomaximizethepowerofpho

3、tovoltaicsystem，themaximumpowerpointtracking(MPPT)isused．ThispaperdesignsaMPPTcontrollerwhichwithC8051F020SCMascontrolcore．Theapplicationshowsthatthecontrollermaximizesthepowerofelectricity，realizesstatuscontrolandstoragebatteryenergymanagement，protectsthebatteryandthesystemrunsstably．Keywor

4、ds：photovoltaic；MPPr；controller；monitoring；SCM0引言1系统设计原理随着工业化的迅速发展，能源短缺及环境污染1．1光伏输出特性问题越来越突出，严重威胁到人类的生存，寻求可再光伏基本原理是基于半导体的光生伏特效应：生、无污染的新能源是人类的必然选择。太阳能作当太阳光照射到半导体P—N结时，会在P—N结为一种可再生能源，具有资源丰富、无污染等优点，两端产生电压，当接上负载时，就会产生电流。光伏受到人们的青睐。光伏发电是利用太阳能的最重要电池正是利用这种光伏效应直接将光能转化为电能途径之一，技术的进步促使其成本不断降低，必将得的装置。到越来

5、越广泛的应用。光伏电池的输出特性如图1、图2所示，可知，但光伏发电系统仍存在着一些缺点，如电能转为使光伏发电系统输出尽量大的电量，应使光伏发换效率低下问题，造成了资源的大量浪费，针对此问电系统工作在最大功率点。题除了研究受环境影响小且光电转换效率高的材料外，还可以通过研究高性能光伏发电控制器来解决。学该文设计了一种以C8051F020为控制核心，具有．MPPT功能的光伏控制器，不仅提高了光伏发电系统的效率且运行稳定，具有一定的推广应用价值。4l0152O电匿，V收稿日期：2014一lO一08不同日照条件下V—A曲线作者简介：夏德印(1986)，男，河南永城人，硬件工程师，硕士主

6、要研究领域为自动化控制技术。2015年第3期工业仪表与自动化装置·49·2系统硬件设计光伏控制系统是利用光电池组件的光伏效应，将太阳能转换成电能的装置，系统主要由光电池组件、光伏控制器和蓄电池等组成，如图4所示。光电池组件作用：将光能转换成电能，是整个系统的关键；光伏控制器作用：协调光伏组件与蓄电池间的工作状态，提高蓄电池的充电效率，同时防止蓄电池过充和过放，延长蓄电池的寿命；蓄电池作用：将光电池组件发出的电能储存起来，供负载使用。图2不同日照条件下V—P曲线光伏电池的V—A特性，描述了光伏电池在工作时输出电流，与输出电压的关系；光伏电池组件的V—P特性，描述了光伏电池组件在工

7、作时输出功率P与输出电压的关系。为了提高光伏发IR2110IIU／I检测电系统光电转化的效率，应使系统工作在最大功率一一道液晶屏==}1／O口口C8051F020I／Orf·lk点处，由特性图可知，系统的最大功率输出点是随着lI／O口IL=二二—二二—=二二外界环境的改变而时刻变化的，且受负载的影响，故需要光伏发电系统控制器对最大功率点进行不问断I丝堡塑l的跟踪。图4光伏控制系统结构框图1．2MPPT原理U／I检测模块采集蓄电池两端的电压、蓄电池光伏电池输出特l生如图3所示。图中，功率曲线的