MPPT和功率分析儀在光伏發電行業的應用
發布時間:2016-12-22 來源:EEFOCUS 責任編輯:susan
【導讀】zaiguangfufadianxitongzhong,ruhetigaoxitongdezhengtixiaolv,yigezhongyaodetujingjiushishishitiaozhengguangfudianchidegongzuodian,shizhishizhonggongzuozaizuidagonglvdianfujin,zheyiguochengjiuchengzhiweizuidagonglvdiangenzong(maximum power point tracking, MPPT)。
一、MPPT基本原理
理論上講,隻要將光伏電池與負載完全匹配、直接耦合(如負載為被充電的蓄電池),fuzaidefuantexingquxianyuzuidagonglvdianguijiquxianjikezhonghehuojianjinzhonghe,shiguangfudianchichuyugaoxiaoshuchuzhuangtai。danzairichangyingyongzhong,hennanmanzufuzaiyuguangfudianchidezhijieouhetiaojian。yinci,yaotigaoguangfufadianxitongdezhengtixiaolv,yigezhongyaodetujingjiushishishibiangengxitongfuzaitexing,jitiaozhengguangfudianchidegongzuodian,shizhinengzaibutongderizhaohewenduxiashizhongrangguangfudianchigongzuozaizuidagonglvdianfujin,zheyigenzongguochengjiuchengweizuidagonglvdiangenzong,rutu 1所示為MPPT基本原理圖。

圖1.MPPT原理圖
最大功率點A1→最大功率點B1(條件:將係統負載特性由負載1改為負載2)
最大功率點B1→最大功率點A1(條件:將係統負載特性將負載2改回至負載1)
由此可見,光伏發電係統中的MPPTkongzhicelve,jiushixiangenjushishijianceguangfudianchideshuchugonglv,zaijingguoyidingdekongzhisuanfayucedangqiangongkuangxiaguangfudianchikenengdezuidagonglvshuchudian,zuihoutongguogaibiandangqiandezukanghuodianya、電流等電量等方式來滿足最大功率輸出的要求。
zheyang,bulunshiyinwaibuguangzhaoqiangdubianhua,haishiyinneibuguangfudianchidejiewenbianhuashideguangfudianchideshuchugonglvjianshao,xitongshizhongkeyizidongyunxingyudangqiangongkuangxiadezuijiagongzuozhuangtai,dadaozuidagonglvshuchu,congerketigaozhenggeguangfufadianxitongzhuanhuanxiaolv。
二、最大功率點的影響因素
在zai一yi定ding的de光guang照zhao強qiang度du和he環huan境jing溫wen度du下xia,光guang伏fu電dian池chi可ke以yi工gong作zuo在zai不bu同tong的de輸shu出chu電dian壓ya,但dan是shi隻zhi有you在zai某mou一yi輸shu出chu電dian壓ya值zhi時shi,光guang伏fu電dian池chi的de輸shu出chu功gong率lv才cai能neng達da到dao最zui大da值zhi,這zhe時shi光guang伏fu電dian池chi的de工gong作zuo點dian就jiu達da到dao了le輸shu出chu功gong率lv電dian壓ya曲qu線xian的de最zui高gao點dian,稱cheng之zhi為wei最zui大da功gong率lv點dian。如ru圖tu2所示為MPPT受光照影響圖、圖 3所示為MPPT受溫度影響圖

圖2.MPPT受光照影響

圖3.MPPT受溫度影響
如圖所示可見光照強度和溫度下降都會導致光伏電池的最大功率點下移
三、MPPT技術在應用中存在的問題
誤跟蹤現象
大多數MPPT算suan法fa僅jin采cai集ji光guang伏fu電dian池chi的de電dian壓ya和he電dian流liu,並bing基ji於yu擾rao動dong觀guan察cha的de思si想xiang進jin行xing跟gen蹤zong,但dan是shi無wu從cong得de知zhi光guang伏fu電dian池chi輸shu出chu功gong率lv的de變bian化hua是shi由you擾rao動dong還hai是shi由you外wai界jie環huan境jing的de變bian化hua而er引yin起qi的de,所suo以yi當dang環huan境jing變bian化hua較jiao快kuai時shi,容rong易yi發fa生sheng誤wu跟gen蹤zong現xian象xiang。解jie決jue方fang案an主zhu要yao有you以yi下xia幾ji類lei:
① 根據環境進行開環控製;
② 使算法擾動帶來的功率變化大於環境變化帶來的功率變化;
③ 辨識和補償環境變化帶來的功率變化。
多峰值問題
光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)被(bei)局(ju)部(bu)遮(zhe)擋(dang)或(huo)特(te)性(xing)不(bu)一(yi)致(zhi)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)多(duo)功(gong)率(lv)極(ji)值(zhi)的(de)出(chu)現(xian)。在(zai)多(duo)峰(feng)值(zhi)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia),如(ru)何(he)進(jin)行(xing)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)跟(gen)蹤(zong)?找(zhao)到(dao)最(zui)大(da)點(dian),而(er)不(bu)是(shi)局(ju)部(bu)極(ji)值(zhi),是(shi)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)的(de)問(wen)題(ti)。另(ling)外(wai),當(dang)出(chu)現(xian)多(duo)峰(feng)值(zhi)時(shi),實(shi)際(ji)上(shang)光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)工(gong)作(zuo)在(zai)不(bu)良(liang)狀(zhuang)態(tai),嚴(yan)重(zhong)功(gong)率(lv)失(shi)配(pei),既(ji)損(sun)失(shi)了(le)能(neng)量(liang),又(you)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)光(guang)伏(fu)組(zu)件(jian)。這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)可(ke)能(neng)是(shi)需(xu)要(yao)被(bei)檢(jian)測(ce)和(he)避(bi)免(mian)的(de)。
對實際運行狀態的考慮不足
duoshuwenxianzaifangzhenyanzhengsuanfashi,shitongguoduihuanjingbianhuadejieyuexiangyingshixiande。danshijiqingkuangzhong,huanjingdebianhuashilianxude,buhuicongyigewentaiturantiaodaolingyigewentai。henduosuanfahuizaihuanjingkuaisulianxubianhuadeqingkuangxiashixiao。 在眾多MPPT算suan法fa的de研yan究jiu中zhong,被bei很hen多duo研yan究jiu者zhe忽hu略lve的de問wen題ti是shi采cai樣yang精jing度du和he計ji算suan誤wu差cha所suo帶dai來lai的de限xian製zhi。很hen多duo理li論lun上shang成cheng立li且qie仿fang真zhen中zhong有you效xiao的de算suan法fa,在zai實shi際ji係xi統tong中zhong是shi不bu可ke行xing的de。
如何解決上述這些問題,以提高MPPT技術應用水平,是光伏發電逆變器應用過程中的重點和難點 。
四、功率分析儀在MPPT測試的優勢
由於太陽電池的輸出特性受負荷狀態、日照量、環境溫度等因素的影響、太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)陣(zhen)列(lie)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)均(jun)發(fa)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)變(bian)化(hua),從(cong)而(er)使(shi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)不(bu)穩(wen)定(ding),即(ji)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)時(shi)刻(ke)變(bian)化(hua)。為(wei)了(le)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)以(yi)獲(huo)取(qu)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu),必(bi)須(xu)跟(gen)蹤(zong)、控製太陽電池的最大功率點、最大限度地利用太陽能,如圖 4所示為光伏發電示意圖。采用PA8000功率分析儀的MPPT測試主要有一下幾方麵優勢:

圖4.光伏發電
最多支持7個功率輸入單元,輸入功率與輸出功率同步測試,進一步提高準確度
chuantongceliangzhuanhuanxiaolv,youyuceliangshebeitongdaoshuyouxian,shuruyushuchuzhinengfenkaiceliang,zheyangdaozhicaijidaodeshujuquefatongbuxing,youcisuandedezhuanhuanxiaolvziranbuzhunque。zhenduiduolushurudeguangfunibianqi,PA8000可輕鬆實現4通道輸入,3通道輸出同時采樣,並且PA8000內部采用高穩定度溫度補償的100M同步時鍾實現7通道的ADC同步采樣,同步采樣時鍾誤差小於10ns,滿足高效能逆變器效率的極致測量要求。
支持權重係數自由切換,方便導出各地區效率報表
PAM軟件能夠自由切換權重係數,支持歐洲效率、CEC效率、中國各地區權重係數計算,並能快速的導出相應地區的效率報表,PA8000是業內唯一支持效率權重係數自由切換的功率分析儀器。
支持自定義效率公式,方便導出MPPT、轉換效率報表
支持自定義效率測試公式,能同時顯示6個效率測試結果,方便同時測量MPPT效率,轉換效率。PAM軟件能夠導出測試靜態與動態MPPT報表,轉換效率報表,方便檢測機構進行操作,大大提高了工作效率。
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