光伏并网发电系统的MPPT控制研究

刘昌盛（湖北工业大学工程技术学院,武汉　430068）

光伏并网发电系统的MPPT控制研究

刘昌盛
（湖北工业大学工程技术学院,武汉430068）

摘要：光伏并网发电而系统效率的提高是大家普遍关注的问题，其中逆变器的研究在现有电力电子器件与电路拓扑没有大的更新情况下，引入对最大功率点跟踪(MPPT)的讨论显得尤为重要，将三点比较法与功率预测法相结合就是一种比较好的控制方法。

关键词：光伏发电;逆变器;MPPT

1　引言

2014年，全国新增并网光伏发电容量1060万千瓦，约占全球新增容量的四分之一。光伏年发电量约250亿千瓦时，同比增长超过200%，[1]光伏发电凭借其独特的优点得到了越来越多的关注。开发一种小型高效的光伏发电系统并网发电，将会是现有地区性电网很好的补充，的解决办法。本文就对小型光伏并网发电系统逆变器的MΡΡT控制相关问题进行探讨。

2　光伏并网发电系统的组成及工作原理

光伏并网发电系统的工作原理是，太阳能电池板接收太阳光辐射，由光伏电池输出直流电，可供本地直流负载使用，在经过逆变转化为与市电电网电压同频、同相的交流电后，可以向交流电网输出有功功率与无功功率，同时也可以向本地交流负载提供电能。一个典型的光伏并网发电系统一般由光伏电池阵列、控制器、储能装置、储能控制装置、并网逆变装置、电表、电网和负载组成。

图1　光伏并网系统组成

3　光伏并网逆变器的效率

3.1提高效率的困境

大家对光伏逆变器最为关注的就是单机转换效率，拥有更高转换效率的逆变器无疑能够赢得青睐。目前现实情况是在电力电子器件、新型成熟的电路拓扑结构在较长的时间内没有重大突破的前提下，提高效率的空间已经不大了。为了提高一点点效率，带来的成本投入也许会很大。

3.2解决的办法

基于这些原因，如果从系统控制方法上入手，采用最大功率点跟踪（MΡΡT）技术，是节省成本、提高系统整体转换效率的好办法。

在引入MΡΡT跟踪技术的时候如果采用单路跟踪，当组串中有ΡV组件失效时，则该路的整体MΡΡT效率会受到影响。而多路独立MΡΡT追踪，能够克服单路MΡΡT失效带来的损失，有效提高系统的使用效率。[2]

3.3MPPT技术的选择

常规的MΡΡT技术有电压跟踪法、功率反馈法，扰动观测法、电导增量法、最优梯度法等方法，因其算法简单可靠已经被广泛应用，但常规的MΡΡT技术存在振荡和误判现象。

因此，可以考虑采用一种改进的扰动观测法，这种方法结合了功率预测法和三点比较法的优点，能够快速实现最大功率点跟踪。在采取了电压不变的方式避免了最大功率点附近双向扰动的振荡现象，同样在光照剧烈变化的情况下也能动态跟踪最大功率点而不产生误判现象。

加入了功率预测的三点比较法是当采样周期足够小时，可以假定一个采样周期内光辐照度的变化率恒定，采用线性功率预测，在扰动电压足够小的情况下，近似认为光辐照度线性增加，且三点功率近似以同样幅度增加。[3]

图2　多路独立MPPT逆变电路拓扑

4　结语

在现有的电力电子技术及电路拓扑结构没有大的更新情况下，选择合适的MΡΡT技术能够直接提高光伏电池的发电效率，而将三点观察法与功率预测法相结合的技术，具有很好的技术优势。

参考文献：

[1]中国政府网.2014年我国光伏发电量同比增长超过200%[N].2015.2.24.

[2]韦安.户用型光伏并网逆变器技术发展新特点[J].北京昆南新能源有限公司.

[3]姚光辉.光伏并网发电系统设计及MPPT技术研究[D].2014(03):12.