01? MPPT介紹

太陽能光伏發(fā)電是當(dāng)前利用新能源的主要方式之一，光伏并網(wǎng)發(fā)電的主要問題是提高系統(tǒng)中太陽能電池陣列的工作效率和整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，MPPT（Maximum power point tracking,最大功率點跟蹤）是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要技術(shù)，它能充分提高光伏陣列的整體效率，也是光伏并網(wǎng)逆變器與普通逆變器的最大區(qū)別，原理概況為：當(dāng)光伏電池所處的外界環(huán)境（如溫度和輻射照度）變化時，通過不斷調(diào)整光伏電池的輸出電壓來發(fā)出當(dāng)前所在環(huán)境下對應(yīng)的最大功率，使光伏電池的發(fā)電效率充分得到應(yīng)用。常用的MPPT算法包括定電壓跟蹤法、短路電流法、擾動觀察法、電導(dǎo)增量法、最優(yōu)梯度法、模糊邏輯控制算法等。

02 平臺搭建

實驗系統(tǒng)中功率模塊采用研旭桌面型功率模塊YXPHM-TP210b，核心控制器采用研旭成熟的快速原型控制器SP2000，算法開發(fā)采用Simulink搭建，利用YX-View2000上位機軟件監(jiān)控系統(tǒng)，直流電源采用研旭光伏電池陣列模擬器YXPVS5K。其整體控制系統(tǒng)搭建拓?fù)淙缦聢D1所示。

03算法模型

這里采用了光伏系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的擾動觀察法，擾動觀察法控制簡單，易于實現(xiàn)，其原理是基于光伏電池特效曲線單峰曲線的特點，通過對輸出電壓或電流施加小擾動觀察輸出功率的變化情況，不斷修正并逐步向最大功率點靠近，最終實現(xiàn)MPPT。該算法流程圖如圖2所示。

根據(jù)上述算法流程圖，光伏逆變并網(wǎng)主要是控制光伏陣列的電壓，算法輸出光伏控制電壓，根據(jù)該控制思路，在Simulink里搭建相應(yīng)的算法模型，算法運行周期200mS，電壓擾動步長3V，如圖3所示。

將上述MPPT算法模塊添加到DC-AC模型里，直流端電壓參考由MPPT模塊給出，最終組成光伏并網(wǎng)逆變器模型，將電壓電流、PWM以及其他關(guān)鍵信號接到示波器控件，方便觀察實驗結(jié)果，如圖4所示。

04 實驗結(jié)果

采用可編程直流電源作為光伏電池陣列模擬源，實現(xiàn)模擬光伏電源的IV輸出，設(shè)置光伏電池陣列開路電壓750V，短路電流10A，將Simulink模型下載到SP2000控制器運行，采用上位機View2000軟件進(jìn)行電壓電流實時顯示。逆變器輸出電壓電流波形如圖5、6所示。

MPPT算法計算功率波形如圖7所示，計算周期為200mS，并網(wǎng)逆變器根據(jù)MPPT算法輸出的參考電壓控制光伏電池電壓波形如圖8所示，可以看到電壓在MPP附近小幅波動。

通過光伏電池陣列模擬器YXPVS5K上的實時I-V曲線（圖9）與P-V曲線（圖10），可以看到，該MPPT算法模型運行結(jié)果符合預(yù)期。

05 實驗展望

通過SP2000快速原型控制與YXPHM功率硬件模塊驗證了MPPT算法的有效性和正確性。本實驗的采用的MPPT算法為基礎(chǔ)算法，用戶可以采用其他類型的算法或?qū)ΜF(xiàn)有算法進(jìn)行研究改進(jìn)，同樣可以在我司的硬件實物平臺進(jìn)行算法的仿真驗證。