文档介绍：光伏电池最大功率点的跟踪方法
程启明,程尹曼,汪明媚,倪仁杰
( 上海电力学院电力与自动化工程学院,上海摘)
要:在光伏发电系统中, 为提高光伏电池的利用效率, 需要对光伏电池的最大功率点进行快速、准确地跟种常用的最大功率跟踪方法及原理, 说明了各种方法的优、缺点,指出了选择某一方法时
踪控制介绍了
需要考虑的因素, 并展望最大功率点跟踪方法的发展方向关键词:最大功率跟踪; 太阳能; 光伏阵列; 光伏发电中图分类号: ; 文献标识码:
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随着社会经济的高速发展, 能源和资源的需求越来越大, 人们的目光正转向可再生能源的开发和利用光伏发电是一种公认的技术含量高、有发展前途的新能源技术太阳能取之不尽、用之不竭, 不产生任何废弃物, 没有噪音等污染, 对环境无不良影响, 是理想的清洁能源但是光伏电池输出特性具有明显的非线性这种非线性受到外部环境日照强度、( 温度、负载) 及本身技术指标输( 出阻抗) 等因素的影响,只有在某一电压下才能
收稿日期: 作者简介:程启明( ( 特约稿)
输出最大功率, 这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点, 称之为最大功率点目前光伏电池的光电转换率较低, 为有效利用光伏电池, 对光伏发电进行最大功率跟踪( , ) 显得非常重要
光伏阵列的输出功率特性
光伏阵列的输出功率特性由图可知, 曲线见图曲线为单凸峰形曲线, 当光伏阵列
) 男, 授, 士生导师, 苏盐城人主要研究方向为发电过程自动化, 教硕江) 上海市教委重点科研项目; ( )
:
基金项目:上海市教育委员会重点学科建设项目(
程启明, 光伏电池最大功率点的跟踪方法等:
的工作电压大功率值
为
时, 光伏阵列的输出功率为最
光伏阵列的开路电压和短路电流受日照强度和温度的影响很大, 导致系统工作点不确定, 从而降低系统效率此外, 串联电阻对太阳能电池的输出也有影响, 它是太阳能电池内部所有分布电阻的集中体现, 其阻值主要由制造工艺、环境等因素决定串联电阻会产生欧姆损失, 降低电池的效率, 从而改变太阳能电池的输出特性, 但它并不影响其开路电压和短路电流的大小为此, 光伏阵列必须实现最大功率点跟踪控制, 以便阵列在任何条件下不断获得最大功率输出的实现实质上是一个自寻优过程, 即通过控制端电压或其他物理量, 使光伏阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率本文主要介绍目前国内外常用的实现方法的原理及特点
[ ]
, 即为曲线的最大功率点
图
光伏阵列的输出功率特性
曲线
光伏特性随太阳辐射强度、温度及串联电阻变化曲线分别如图, 图, 图所示
种
图
光伏特性随太阳辐射强度、温度及串联电阻变化曲线
常用的
电压回授法
方法的原理及特点
化为一个稳压器这种方法实际上是一种近似最大功率法
早期对光伏电池输出功率控制主要利用电压回授( 图, ) [ 技术
]
为硅光伏电池阵列具有的伏安特性图
中, 是负载特性曲线, 当温度保持某一固定值时, 在不同的日照强度下与伏安特性曲线的交点, ,, , 对应于不同的工作点人们发现阵列可能提供最大功率的那些点, 如, ,, ,点
图光伏电池伏安特性曲线
连起来几乎落在同一根垂直线的邻近两侧, 这就有可能把最大功率点的轨迹线近似地看成电压的一根垂直线, 亦即只要保持阵列的输出端电压为常数, 就可以大致保证阵列输出在该控制方式具有控制简单、可靠性高、稳定性好、易于实现等优点, 比一般光伏系统可望多温度下的最大功率, 于是最大功率点跟踪器可简
上
海
电
力
学
院
学
报
年
获得
的电能但该跟踪方式忽略了温度对太时, 其开路电压的下降率为这表明光伏电池最大功率点对也随环境温度的变化而变化对于控制方式并不
的公式, 所以光伏阵列并不是工作在真正的最大测量短路电流功率点上另外, 伏阵列的周期性, 从而测得功率回授法功率回授法( 压回授法类似, 但由于,
[ ) ]与电
阳电池开路电压的影响以单晶硅电池为例, 当环境温度每升高应的电压耀
要比测量
复
杂, 通常需要在逆变器中添加开关, 以实现短路光
四季温差或日温差较大地区,
能在所有的温度环境下完全地跟踪最大功率开路电压法开路电压法( 似于定电压跟踪法, 但,
[ ) ]类
无法在瞬息易
变的气候条件下自动跟踪最大功率点, 因此功率回授法点由图加入了输出功率对电压变化率的逻的曲线可见, 当时, 即法是跟踪恒定辑判断, 以便能随着气候