关键字 |
| 直流配电系统，最大功率点跟踪，光伏(PV)，太阳能，扰动和观察，增量电导。 |
介绍 |
| 风能、潮汐能、太阳能、小水电和生物质能等可再生能源由于对环境影响小，正成为发电的最佳选择。在所有可再生能源中，太阳能是克服电力供应持续短缺和不可靠的主要和适当的替代能源。在寻求解决这一问题的方法方面，太阳能提供了有希望的结果。使用光伏组件利用太阳能也有其自身的问题，这些问题源于绝缘条件的变化。这些绝缘条件的变化严重影响了光伏组件的效率和输出功率[1-3]。为了提高光伏组件的效率，已经进行了大量的研究。 |
| 为了解决效率问题，已经提出了许多跟踪光伏组件最大功率点的方法，使用这些方法的产品已经制造出来，现在可以在市场上购买[1- 3]。由于现在市场上充斥着各种各样的MPPT，这些MPPT旨在提高光伏组件在各种隔离条件下的效率，目前尚不清楚在各种现场条件下，这些MPPT中有多少能真正兑现其承诺。 |
| 然后，本研究着眼于不同类型的转换器如何影响模块的输出功率，并调查是否MPPT是高效的，并在各种条件下跟踪真正的最大功率点[1]。MPPT用于从太阳能光伏组件提取最大功率，并将该功率传输给负载[4,5]。 |
| dc/dc变换器(升压/降压)的作用是将最大功率从太阳能光伏组件传输到负载。dc/dc变换器作为负载和模块之间的接口，通过改变占空比，源所看到的负载阻抗发生变化，并在峰值功率点与源匹配，从而传输最大功率[5]。 |
| 因此，需要MPPT技术来维持光伏阵列在其MPPT[6]的运行。文献中已经提出了许多MPPT技术;例如，扰动和观察(P&O)方法[4,6 -9]，增量电导(IC)方法[7,10 - 12]，模糊逻辑方法[2,4,6,11]等。本文利用MATLAB工具Simulink对目前最流行的两种MPPT技术(P&O法和增量电导法)进行了比较。 |
| 本文的组织结构如下:第一节是MPPT技术的介绍。第二节给出了相关工作第三节给出了5kw直流配电系统介绍。第四节给出了DC-DC变换器的信息。第五节给出了问题概述。第六节给出了MPPT算法，第七节和第八节分别给出了仿真结果和结论 |
相关工作 |
| 可再生能源电网集成的电力-电子系统:综述J. M.卡拉斯科，L. G. Franquelo, J. T. Bialasiewicz, E. Galvan, R. C. P. Guisado, Ma。A. M. Prats, J. I. Leon, N. Moreno-Alfonso, IEEE Trans。印第安纳州。电子。，vol. 53, no. 4, pp. 1002– 1016, Aug. 2006. |
| 分布式能源的使用越来越多地被作为大型常规中央发电站的补充和替代。电力-电子接口的规范不仅要符合可再生能源本身的要求，还要符合其对电力系统运行的影响，特别是在间歇性能源占系统总容量很大一部分的情况下。本文介绍了风力发电和光伏发电一体化电力电子技术的新发展趋势。还介绍了用于间歇可再生能源集成的适当存储系统技术。基于每种技术的可靠性和成熟度，讨论了可再生能源系统的共同和未来趋势 |
| 采用数字PI控制器的光伏并网系统多级逆变器， J. Selvaraj和N. A. Rahim, IEEE Trans。印第安纳州。电子。，vol. 56, no. 1, pp. 149–158, Jan. 2009. |
| 本文提出了一种用于并网光伏系统的单相五电平光伏逆变器拓扑结构，并提出了一种新颖的脉宽调制(PWM)控制方案。使用两个完全相同且偏移量相当于三角形载波信号幅值的参考信号为开关产生PWM信号。在DSP TMS320F2812上实现了一种数字比例积分电流控制算法，使注入电网的电流保持正弦，并在快速变化的大气条件下具有较高的动态性能。逆变器提供更少的总谐波失真，可以在接近单位功率因数下工作。通过仿真验证并在样机中实现，并将实验结果与传统单相三电平并网PWM逆变器进行了对比。 |
5kw直流配电系统 |
| 在一个5kw直流配电系统中实现了两个mppt。每台MPPT额定功率为2.5KW。直流配电系统通过双向逆变器接入交流电网。在直流配电系统中，需要一个双向逆变器来控制直流母线和交流电网之间的功率流，并将直流母线调节到一定的电压范围内。由于光伏阵列电压可以从0到600v不等，特别是薄膜光伏板，因此MPPT拓扑由降压和升压变换器组成，在直流母线电压380v左右工作，降低了其后续逆变器的电压应力。 |
直流-直流转换器 |
| A. buck变换器 |
| 降压变换器称为降压变换器[15]。Buck变换器将其输入电压转换为较低的输出电压，其中转换比M = Vo/Vi随开关占空比D而变化。 |
B.升压变换器 |
| 升压变换器也称为升压变换器。这个名字意味着将低输入电压转换为高输出电压;它的工作原理类似于反向buck转换器[15,16]。 |
问题概述 |
| MPPT技术用于寻找电压VMPP或电流IMPP，在给定温度和辐照度下，光伏阵列应在该电压VMPP或电流IMPP下工作，以获得最大功率输出PMPP。值得注意的是，在部分阴影条件下，在某些情况下可能有多个局部极大值，但总体上仍然只有一个真正的MPP。大多数技术对辐照度和温度的变化都有响应，但有些技术在温度近似恒定的情况下更有用。大多数技术会自动响应由于老化导致的数组变化，尽管有些是开环的，需要定期微调。在我们的环境中，该阵列通常连接到一个功率转换器，可以改变来自光伏阵列的电流[6,11,14,15]。 |
MPPT控制算法 |
A.扰动和观察(P&O) |
| 在该算法中，对系统[7]引入了轻微的扰动。由于扰动，太阳能组件的功率发生变化。如果功率由于扰动而增加，那么扰动将沿该方向继续[7]。在达到峰值功率后，下一个瞬间的功率下降，因此在此之后扰动逆转。当达到稳态时，算法在峰值点附近振荡。为了使功率变化较小，微扰尺寸保持很小。然后PI控制器将模块的工作点移动到特定的电压水平。在快速变化的大气条件下，这种扰动会造成功率损失，也不能跟踪功率。但是扰动和观察算法仍然是非常流行和简单的[7]。 |
| B.增量电导(IC) |
| IC方法克服了扰动法和观测法在快速变化大气条件下跟踪峰值功率的缺点[7,18]。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，则可以用dl/dV与-I /V[7]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。与扰动相比，增量电导能以更高的精度跟踪快速增减辐照度条件，并观测[7]。该算法的一个缺点是与P&O[7]相比增加了复杂性。 |
仿真结果 |
| 上面的图是关于用双向逆变器进行扰动和观测的方法。图6(a)显示了恒定的辐照度，图6(b)显示了mppt的直流输出，因为mppt只是一个dc-dc转换器，图6(c)显示了完美的交流输出电压，主要是图6(g)显示了5000w或5kw功率到对应电压的图形。从上图可以看出，扰动观测法是获取最大功率点跟踪的有效方法。 |
| 图(a)为恒辐照度，图(b)为直流母线电压变化，在多电平逆变器的帮助下，我们有效地获得了三相电压和线路电压。增量电导法跟踪快速变化大气条件下的峰值功率。 |
结论 |
| 本文比较了两种最流行的MPPT控制器，即带有双向逆变器的扰动和观察控制器和带有多级逆变器的增量电导控制器。本文着重比较了两种不同的与控制器连接的变换器。模拟电路中包含了一个具有标准隔离值和温度的简单太阳能电池板。最适合MPPT的控制器是增量电导控制器。该控制器提供了更好的输出值。 |
数字一览 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4一 |
图4 b |
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| 图5一个 |
图5 b |
图6 |
图7 |
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参考文献 |
- 张元智，郭嘉玲，孙昆汉，李宗嘉â '  '直流配电系统中两串最大PowerPoint跟踪器的开发和操作控制â '  ' IEEE Trans。电力电子。，第28卷，no。2013年4月4日。
- R. S.Lewis，“南极研究与科学相关”，载于《原子科学家通报》，1970年第26卷第2页。
- 中州。Chang和c.y。张，“基于模糊控制的光伏系统最大功率点跟踪”，国际工程与计算机科学会议，香港，2010。
- 刘志伟，“基于功率因数控制的逆变器性能研究”，电力电子学报，vol. 1, pp. 49-62, 2008。
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