并網光伏發(fā)電系統(tǒng)設計與仿真(編輯修改稿)
2025-07-27 00:08 本頁面
【文章內容簡介】 當光伏電池溫度保持在25176。C，僅改變光照強度，S1 = 、S2 = 、S3 = 、 S4 = ，光伏陣列IV，PV特性曲線如圖28所示。圖28同一溫度、不同光照下的IV曲線由圖229可知，在溫度不變、光照強度改變的情況下，光伏電池的輸出與光照強度成正比關系，即光照越強，輸出越大。圖29同一溫度、不同光照下的PV曲線 最大功率點跟蹤算法的分析最大功率點跟蹤原理是光伏陣列的輸出功率與福照度、溫度和直流側電壓的變化有密切關系，具有非線性特性，如圖31所示。在一定的福照度和溫度條件下，光伏陣列具有唯一的最大功率點，即圖中的M點，與之相對應的電壓、電流稱之為最大功率點電壓Vm，和最大功率點電流Im。只有當光伏陣列工作在M點的時候，才能輸出當前溫度和福照度條件下的最大功率。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，提高系統(tǒng)整體效率的一個重要途徑就是實時調整光伏陣列的直流側電壓，使之始終工作在最大功率點附近，這個過程就稱之為最大功率點跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)。圖31 光伏陣列的輸出特性曲線定電壓跟蹤法其實是一種穩(wěn)壓控制，這種方法實際上就是一種簡化了的MPPT，但是CVT法沒有考慮到外界環(huán)境對光伏陣列輸出電壓的影響，在外界環(huán)境條件變化較大的地區(qū)，CVT法并不能在所有的條件下對最大功率進行跟蹤。CVT法把光伏陣列電壓始終控制在最大值處，控制極簡單，外界環(huán)境不變時輸出直流電壓穩(wěn)定，極大提高了輸出的電能質量，但相對的，跟蹤精度也較差，適應性弱，無法跟隨環(huán)境的變化，常常造成輸出功率的損失，外界環(huán)境變化較大時可能會使得電池電壓低于設定值，造成輸出功率為零，使系統(tǒng)利用率嚴重降低，加劇電網功率缺額。對于集中式接入的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)，較大的功率缺失將對電網的穩(wěn)定性造成一定的影響；對于分布式接入的光伏發(fā)電系統(tǒng)，功率的缺失將加劇配電網的負擔，改變潮流的分布，可能增大網絡中的損耗。擾動觀察法是目前研究較熱門同時也是較為常用的最大功率點跟蹤方法，也稱為登山法（Hill Climbing Method）。其基本工作原理為：周期性的給光伏陣列的輸出電壓加擾動，比較其輸出功率與前一周期的輸出功率的大小，如果功率增加則在下一個周期以相同方向加擾動，否則改變擾動的方向。擾動觀察法是一種真正的最大功率點跟蹤，具有容易實現(xiàn)，結構簡單，被測參數(shù)少的優(yōu)點。它的缺點包括：首先，穩(wěn)態(tài)時輸出功率總在最大功率點附近振蕩，輸出直流電壓始終存在微小的波動，會給并網交流引入諧波；其次，步長的大小將決定最大功率點的跟蹤速度，步長較小時，光伏陣列很可能長時間工作于低功率輸出區(qū)，當步長較大時最大功率點附近的波動又會加大；此方法還存在誤判的可能性，當光強持續(xù)下降時，最大功率相應不斷下降，此時系統(tǒng)可能出現(xiàn)連續(xù)誤判，導致輸出電壓不斷減小，輸出功率持續(xù)下降。電導增量法也是 MPPT 控制比較常用的一種方法。它通過比較光伏陣列的瞬時電導和電導的變化量來實現(xiàn)最大功率跟蹤，電導增量法的原理如下。光伏陣列的 PV 曲線是一條單峰值曲線，在最大功率點必定有dPdV0，V大于最大功率點電壓。對P=VI兩邊求導可得，dPdV=1+VdIdV (31)由式31可知，VVmax 時 dIdVIV (32)VVmax 時 dIdVIV (33)V=Vmax 時 dIdV=IV (34)因此可以根據(jù)dIdV與IV的關系來調整工作點電壓實現(xiàn)最大功率點跟蹤。該方法的最大優(yōu)點是在光照強度變化時，光伏陣列輸出電壓能以平穩(wěn)方式跟蹤其變化，而且穩(wěn)態(tài)的振蕩也較小，理論上相比前兩種算法改善了系統(tǒng)輸出的電能質量。但此算法相對復雜，對系統(tǒng)性能的要求較高，需采用高速處理器。 DCDC變換器的分析從電路理論中的阻抗匹配原則可知：在線性電路中，當外部負載等效電阻與電源內阻相等時，外部負載可以獲得最大輸出功率。即當負載電阻等于電源內阻時，電源有最大功率輸出。雖然光伏電池和電力電子變換器都是非線性元件，但是在短時間內，可以認為是線性電路。把光伏電池等效地看成直流電源，把電力電子變換器看成外部阻性負載，通過調節(jié)電力電子變化器的等效電阻，使之在不同的外部環(huán)境下始終跟隨光伏電池的內阻變化，兩者動態(tài)負載匹配就可以在電力電子變換器的輸出側獲得最大輸出功率，實現(xiàn)光伏電池的最大功率跟蹤。 DC/DC變換器，亦直流斬波器，其電路圖如圖32所示，通過調節(jié)控制開關，將一種持續(xù)的直流電壓變換成另一種（固定或可調的）直
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