技術分享 | 光伏并網(wǎng)MPPT算法控制解析
發(fā)布時間：
2023-02-27 14:29
來源：
原創(chuàng)
01 MPPT介紹
太陽能光伏發(fā)電是當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，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，通過不斷調整光伏電池的輸出電壓來發(fā)出當前所在環(huán)境下對應的最大功率，使光伏電池的發(fā)電效率充分得到應用。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)搭建拓撲如下圖1所示。
圖1 光伏實驗控制系統(tǒng)拓撲圖
03算法模型
這里采用了光伏系統(tǒng)中應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。
圖2 擾動觀察法算法流程圖
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里搭建相應的算法模型，算法運行周期200mS，電壓擾動步長3V，如圖3所示。
圖3 擾動觀察法算法Simulink模型
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以及其他關鍵信號接到示波器控件，方便觀察實驗結果，如圖4所示。
圖4 光伏并網(wǎng)逆變器Simulink模型
04 實驗結果
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。
圖5 逆變器并網(wǎng)電壓波形圖
圖6 逆變器并網(wǎng)電流波形圖
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。
圖7 MPPT算法計算功率波形圖
圖8 逆變器控制光伏電壓波形圖
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算法模型運行結果符合預期。
圖9 PV模擬源I-V曲線
圖10 PV模擬源P-V曲線
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算法為基礎算法，用戶可以采用其他類型的算法或對現(xiàn)有算法進行研究改進，同樣可以在我司的硬件實物平臺進行算法的仿真驗證。
相關產(chǎn)品
桌面型功率模塊YXPHM-TP210b
快速原型控制器-YXSPACE SP2000
光伏電池陣列模擬器YXPVS5K
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