关键字 |
| MPPT，增量电导，PV电池，算法，仿真。 |
I.INTRODUCTION |
| 光伏(PV)系统已经使用了几十年。如今，随着人们对绿色能源的关注，光伏已成为广泛应用的重要电源。光能转化为电能方面的改进以及成本的降低有助于实现这一增长。即使有了更高的效率和更低的成本，目标仍然是在各种照明条件下最大化来自光伏系统的电力 |
| 不幸的是，光伏发电系统存在两个主要问题:发电的转换效率非常低(9÷17%)，特别是在低辐照条件下，太阳能电池阵列产生的电量随着天气条件不断变化。 |
| 此外，太阳能电池的V-I特性是非线性的，随辐照和温度的变化而变化。一般来说，在V-I或V-P曲线上有一个独特的点，称为最大功率点(MPP)，在这个点上整个光伏系统(阵列、转换器等……)以最大效率运行并产生最大输出功率。MPP的位置尚不清楚，但可以通过计算模型或搜索算法进行定位。因此，需要采用最大功率点跟踪(MPPT)技术来维持PV arrayâ '  ' s在其MPP[1]的作用点。 |
| MPPT-最大功率点跟踪，通常被称为MPPT，是一种电子系统，它以一种方式操作光伏(PV)模块，允许模块产生它们所能产生的所有功率。MPPT不是一个机械跟踪系统，它“物理移动”模块，使它们更直接地指向太阳。MPPT是一个全电子系统，改变模块的电气工作点，使模块能够提供最大可用功率。从模块中获得的额外电力可以作为增加的电池充电电流。MPPT可与机械跟踪系统结合使用，但这两种系统完全不同。 |
| P&O和IC技术应用最广泛。 |
2系统配置 |
| 太阳能电池将太阳光直接转换成直流电源。光伏电池利用太阳发电。光伏板是在光电效应现象下工作的。当太阳能电池暴露在阳光下时，它将太阳能转化为电能 |
| 主题的系统配置如图2所示。这里的光伏阵列是串联和并联太阳能电池的组合。该阵列直接利用太阳能发电，并根据温度和太阳辐照度进行变化。 |
| 所以我们控制它以保持输出端的最大功率，我们通过使用PI控制器控制阵列的电流来提高电压。通过依赖升压变换器输出电压，这个交流电压可能会发生变化，最后它连接到公用电网，这只是各种应用的负载。这里我们使用五电平h桥级联多电平逆变器从直流升压输出电压获得交流输出电压。 |
3MPPT在SPV体系中的作用 |
| 光伏系统通常使用最大功率点跟踪(MPPT)技术，当隔离和温度发生变化时，持续向负载提供尽可能高的功率。光伏(PV)发电作为一种可再生能源变得越来越重要，因为它提供了许多优点，如无燃料成本，无污染，几乎不需要维护，无噪音等。光伏组件转换效率仍相对较低;因此，控制太阳能电池阵列的最大功率点跟踪(MPPT)在光伏系统中至关重要。最大功率点跟踪(MPPT)是电力电子电路中从光伏系统中提取最大能量的一种技术。近年来，光伏发电因其省油、维护成本低、环保等诸多优点而受到越来越多的重视。为了提高光伏发电系统的能源利用效率，始终保持光伏发电系统的最大功率运行是非常重要的。最大功率点跟踪(MPPT)技术有很多，并提出了各种获取最大功率点的方法。但是，在现有的技术中，还没有进行充分的比较研究，特别是在可变环境条件下的比较研究。本文试图研究和评价s60e的主要MPPT技术类型，即开路电压和短路电流，P&O, IC等[4] |
| 太阳能电池基本上是一个p-n半导体结。当暴露在光下时，会产生直流电流。产生的电流与太阳辐照度呈线性变化。PV电池的标准等效电路如图1所示。 |
| 描述PV模型I-V特性的基本方程为: |
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| 这个方程显示了PV电流对温度的依赖关系，从而显示了从PV阵列获得的功率的依赖关系。 |
四、IC MPPT技术 |
| 采用IC方法克服了快速变化大气条件下扰动观测法跟踪峰值功率的缺点。IC可以确定MPPT已达到MPP，并停止扰动工作点。如果不满足这个条件，可以用dl/dV和-I /V的关系来计算MPPT工作点必须被扰动的方向，这个关系是由当MPPT在MPP的右侧时dP/dV为负，当在MPP的左侧时dP/dV为正而推导出来的。该算法优于P&O，因为它可以确定MPPT何时达到MPP，而P&O在MPP周围振荡。此外，增量电导可以跟踪快速增加和减少的辐照度条件，精度高于P和O |
| 由图4可知，P-V阵列功率曲线在MPP处斜率为零，在MPP左侧增大，在MPP右侧减小。该方法的基本方程如下 |
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五、关键电导MPPT算法 |
| 该方法利用输出电导的变化率等于瞬时电导的负输出电导的假设。我们有, |
| P = v I |
| 应用乘积导数的链式法则得到 |
| ∂p /∂v =[∂(vi)]/∂v |
| 在MPP，∂P/∂V=0 |
| 上式可写成阵列电压V，阵列电流I为 |
| ∂i /∂v = - i / v |
| MPPT对dc - to - dc boost converter的PWM控制信号进行调节，直到满足(∂I/∂V) + (I/V) = 0的条件。在这种方法中，模块的峰值功率位于其增量电导的98%以上。增量电导MPPT的流程图如下图所示 |
7仿真结果 |
| 假设光伏电池的辐照度为1000w/m2，温度为25oc，并模拟了没有最大功率点跟踪控制器和最大功率点跟踪的电路，结果如下[12]所示 |
8结论 |
| 本文提出了一种简单的MPPT算法——增量电导法。该方法计算最大功率，并直接控制从PV提取的功率。该方法具有跟踪效率高、响应快、提取功率控制好等优点。 |
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数字一览 |
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| 图11 |
图12 |
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参考文献 |
- ．罗伯托·法兰达，索尼娅·列娃，“光伏系统MPPT技术的能量比较”，米兰理工大学能源系，列奥纳多·达芬奇广场，32 - 20133
- Dave Fre，“光伏系统最大功率点跟踪简介”
- N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo和M. Vitelli，“扰动优化和观测最大功率点跟踪方法”，ieee电力电子学报，Vol.20, No. 4, pp. 16-19, 2004年3月。
- “光伏系统最大功率点跟踪算法的比较”，国际工程技术进展杂志，2011年11月
- “光伏系统最大PPT技术的调查”工程学院，亚历山大大学，亚历山大，埃及
- 光伏系统最大功率点跟踪技术的比较研究“第十四届国际中东电力系统会议(MEPCON?10)，开罗大学，埃及，2010年12月19-21日，论文ID 278。
- 约翰·h·r·Enslin，IEEE高级会员， Mario S. Wolf, Dani¨el B. Snyman和WernherSwiegers，“集成光伏最大功率点跟踪转换器”，IEEE工业电子学汇刊，第44卷，第8期。一九九七年十二月六日
- M.Lokanadham，研究生，K.VijayaBhaskar，助理。教授。”基于增量电导的光伏系统最大功率点跟踪M.Lokanadham, K.VijayaBhaskar /国际工程研究与应用杂志(IJERA) ISSN:2248-9622
- 刘峰，段淑娟，刘飞，刘波，康玉玉，光伏系统变步长INC MPPT方法，?IEEE反式。印第安纳州。电子。，第55卷，no。7，页2622-2628,2008年7月。
- 10.DivyaTeja Reddy Challa1, I. Raghavendar，”利用CukConverter直接控制方法实现增量电导MPPT
- Azadeh Safari和SaadMekhilef，成员,IEEE,？Cuk变换器直接控制增量电导MPPT的仿真与硬件实现
- BurriAnkaiah&JalakanuruNageswararao, ?基于增量电导法的太阳能电池MPPT算法国际工程技术创新杂志(IJIET)
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