新能源中可再生能源电源最大功率追踪2.ppt

《新能源中可再生能源电源最大功率追踪2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新能源中可再生能源电源最大功率追踪2.ppt（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程新能源中可再生能源电源新能源中可再生能源电源最大功率点跟踪技术最大功率点跟踪技术电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程以光伏发电为例：光伏阵列输出特性具有非线性特征，其输出受光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点(Maximum

2、Power Point，MPP)。MPPT（最大功率追踪）法简介电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微

3、课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元

4、元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程光伏特性在MATLAB下仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程u准最大功率点跟踪法（准最大功率点跟踪法（追踪准确性不高追踪准确性不高）u最大功率点跟踪法（最大功率点跟踪法（可形成闭环反馈可形成闭环反馈）MPPT控制方法的分类电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特

5、性性及及其其仿仿真真微课程微课程准最大功率点跟踪法（间接）准最大功率点跟踪法（间接）l曲线拟合法曲线拟合法l查表法查表法l定电压法（定电压法（CVT）l开路电压比例系数法开路电压比例系数法l短路电流比例系数法短路电流比例系数法l有限周期电流扰动法有限周期电流扰动法电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程最最早早出出现现的的光光伏伏功功率率输输出出控控制制方方法法是是定定电电压压（CVT）控控制制，即即当当光光照照强强度度或或温温度度发发生生变变化化时时，始始终终控控制制光光伏伏电电池池输输出出电电压维持恒定控制压维持恒定控制当

6、光照强度1000W/m2时，某光伏电池组件在25下的最大功率点为345.6V/10.5kW；当温度变为 55时，最 大 功 率 点 变 为317V/9.5kW。若维持U=345.6V，则55时的功率为8.9kW，仅为此时最大功率的93.7%定电压法（定电压法（CVT）电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程某型光伏电池在不同光照强度下的功率-电压曲线定电压控制法基本原理电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程在在一一定定温温度度情情况况下下，最最大大功功率率点

7、点近近似似分分布布在在同同一一直直线线上上，若若采采用用一一垂垂直直直直线线代代替替，即即为为保保持持恒恒定定电电压压不不变变，说说明明光光伏伏电电池池的的最最大大功功率率输输出出点点大大致致对对应应某某一一恒恒定定电电压压，可可对对其其进进行行等等效效代代替替。通通过过实实验验测测试试，可可以以得得到到光光伏伏电电池池在在某某一一日日照照强强度度及及温温度度下下的的最最大大功功率率点点的的电电压压值值，该该电电压压即即可可看看做做最最大大功功率率点点处处的的工工作作电电压压Um。因因此此恒恒电电压压控控制制法法的的控控制制思思想想就就是是将将系统输出电压稳定控制在特定值系统输出电压稳定控制在

8、特定值Um处处电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程l干扰观察法干扰观察法l增量电导法增量电导法l间歇变步长搜索法间歇变步长搜索法l功率步进法功率步进法l模糊控制方法模糊控制方法最大功率追踪法电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程经经典典的的MPPT方方法法主主要要有有干干扰扰观观测测法法、电电导导增增量量法法、模模糊糊逻逻辑辑控控制制、神神经经元元网网络络控控制制法法、最最优优梯梯度度法法等等，以以及及在在这这些些方方法法的的基基础础上上，根根据据实实际

9、际情情况况和和各各种种方方法法的的优优缺缺点点采采用用相相应应的的改进方法，如改进方法，如改进的干扰观测法、变步长的电导增量法改进的干扰观测法、变步长的电导增量法等等电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程（1）干扰观测法）干扰观测法干干扰扰观观测测法法的的基基本本原原理理是是每每隔隔一一定定的的时时间间增增加加或或者者减减少少光光伏伏电电池池输输出出电电压压，并并观观测测其其后后面面的的输输出出功功率率变变化化方方向向，从从而而决决定定下下一一步步的的控控制制策策略略。该该方方法法的的优优点点是是控控制制算算法法比比较较简简

10、单单，对对电电量量传传感感器器精精度度要要求求不不高高。其其缺缺点点为为总总是是在在光光伏伏电电池池最最大大功功率率点点附附近近振振荡荡运运行行，产产生生一一定定的的功功率率损损失失，另另外外，跟跟踪踪步步长长的的设设定定难难以兼顾跟踪精度和响应速度，并且有时会出现判断错误现象。以兼顾跟踪精度和响应速度，并且有时会出现判断错误现象。动态调节步长的改进干扰观测法动态调节步长的改进干扰观测法电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程如果功率增加，则说明电压的改变方向正确，继续在该方向上按照此步长变化电压；如果功率减少，则说明电压的改

11、变方向错误，在下一控制周期反向调整参考电压。干扰法的控制流程图电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程（2）增量电导法）增量电导法增增量量电电导导法法是是通通过过调调整整工工作作点点的的电电压压，逐逐渐渐接接近近于于最最大大功功率率点的电压点的电压。由由P-V曲线知：曲线知：在最大功率点处，在最大功率点处，功率对电压的导数为功率对电压的导数为0电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程由光伏电池特性曲线可知，最大功率点处满足由光伏电池特性曲线可知，最大功率点处满

12、足由由上上式式就就可可以以判判断断出出光光伏伏电电池池是是否否工工作作在在最最大大功功率率点点处处。这这种种方方法法控控制制精精确确，响响应应速速度度快快，适适用用于于光光照照强强度度不不断断变变换换的的情情况况下下，但但对对传传感感器器的的精精度度要要求求比比较较高高，因因而而整整个个系系统统的的硬硬件件造造价价也较高。也较高。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程方式方式恒压法恒压法扰动观察法扰动观察法电导增量法电导增量法工作原理工作原理把工作电压设置到把工作电压设置到固定值固定值扰动设置工作点电扰动设置工作点电压，监控

13、功率的增压，监控功率的增量来定位量来定位MPP扰动设置工作点电扰动设置工作点电压，监控工作点出压，监控工作点出功率与电压的导数功率与电压的导数变化率来定位变化率来定位MPP优点优点实现简单，复杂度实现简单，复杂度低低硬件成本低，实现硬件成本低，实现算法容易算法容易误判率低，跟踪精误判率低，跟踪精度高度高缺点缺点功率严重浪费，跟功率严重浪费，跟踪精度低，不能适踪精度低，不能适应环境的改变应环境的改变不能判定何时达到不能判定何时达到MPP，因此会存在，因此会存在震荡震荡硬件要求高，算法硬件要求高，算法实现复杂实现复杂MPPT方法比较电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电

14、电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程l在控制精度要求不是特别高的情况下，如各种在控制精度要求不是特别高的情况下，如各种独独立太阳能路灯、太阳能景观系统立太阳能路灯、太阳能景观系统等小功率系统，等小功率系统，采用干扰观测法进行采用干扰观测法进行MPPT控制足以满足控制精控制足以满足控制精度，又相对节约硬件投入。度，又相对节约硬件投入。MPPT技术的应用技术的应用电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程l在需要高性能控制场合如在需要高性能控制场合如MW级大型光伏并网系级大型光伏并网系统等，系统稳定性和高效性尤为重要，采用高性

15、统等，系统稳定性和高效性尤为重要，采用高性能控制应为首位，采用电导增量法、各种优化方能控制应为首位，采用电导增量法、各种优化方法等较为可取。法等较为可取。MPPT技术的应用技术的应用电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT技术在应用中存在的问题（1）误跟踪现象）误跟踪现象大大多多数数MPPT算算法法仅仅采采集集光光伏伏电电池池的的电电压压和和电电流流，并并基基于于扰扰动动观观察察的的思思想想进进行行跟跟踪踪，但但是是无无从从得得知知光光伏伏电电池池输输出出功功率率的的变变化化是是由由扰扰动动还还是是由由外外界界环环境境

16、的的变变化化而而引引起起的的，所所以以当当环环境境变变化化较较快时，容易发生误跟踪现象快时，容易发生误跟踪现象。解决方案主要有以下几类：。解决方案主要有以下几类：根据环境进行开环控制；根据环境进行开环控制；使算法扰动带来的功率变化大于环境变化带来的功率变化；使算法扰动带来的功率变化大于环境变化带来的功率变化；辨识和补偿环境变化带来的功率变化；辨识和补偿环境变化带来的功率变化；电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程（2）缺乏统一的定量评价标准）缺乏统一的定量评价标准目目前前对对MPPT尚尚无无统统一一的的评评价价标标准准，难难

17、以以对对各各种种算算法法进进行行定定量量的对比。传统的指标有两个：的对比。传统的指标有两个：稳态特性。考察稳态工作点与真实最大功率点之间的偏差。稳态特性。考察稳态工作点与真实最大功率点之间的偏差。动动态态特特性性。考考察察环环境境变变化化时时的的跟跟踪踪速速度度，通通常常以以环环境境阶阶跃跃变变化化为为激激励励。但但这这并并不不符符合合实实际际情情况况，实实际际环环境境变变化化常常常常是是连连续续的。的。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程（3）实验验证困难）实验验证困难MPPT很很难难进进行行实实验验验验证证，主主要要原

18、原因因有有二二：一一是是难难以以保保证证实实验验条条件件的的均均一一性性；二二是是很很难难确确定定实实际际的的最最大大功功率率点点。目目前前的的实实验验方法主要有以下几种：方法主要有以下几种：短短时时实实测测。直直接接用用阳阳光光照照射射下下的的光光伏伏电电池池作作为为电电源源，在在较较短短的的时时间间段段内内进进行行实实验验。优优点点：能能体体现现光光伏伏电电池池的的真真实实特特性性；缺缺点点：难难以以保保证证实实验验条条件件的的均均一一性性，无无从从知知道道实实际际的的最最大大功功率率点点，不便于设定各种实验条件以适应不同的测试需求，灵活性差。不便于设定各种实验条件以适应不同的测试需求，灵

19、活性差。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程 实实测测统统计计。记记录录和和分分析析实实际际光光伏伏发发电电系系统统的的长长期期运运行行数数据据。优优点点：真真实实地地反反映映系系统统运运行行效效果果；缺缺点点：耗耗时时长长，可可重重复复性性差差，无无法法得得知知真真正正的的光光伏伏电电池池特特性性，只只能能依依赖赖数数据据辨辨识识模模型型、拟合曲线。拟合曲线。模模拟拟光光源源法法。用用人人造造光光源源照照射射光光伏伏组组件件，进进行行MPPT实实验验。优优点点：实实时时性性好好，特特性性真真实实；缺缺点点：成成本本高高，

20、效效率率低低，功功率小，灵活性差。率小，灵活性差。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程（4）对实际运行状态的考虑不足）对实际运行状态的考虑不足多多数数文文献献在在仿仿真真验验证证算算法法时时，是是通通过过对对环环境境变变化化的的阶阶越越响响应应实实现现的的。但但实实际际情情况况中中，环环境境的的变变化化是是连连续续的的，不不会会从从一一个个稳稳态态突突然然跳跳到到另另一一个个稳稳态态。很很多多算算法法会会在在环环境境快快速速连连续续变变化化的的情情况况下失效下失效。在在众众多多MPPT算算法法的的研研究究中中，被被很很多多

21、研研究究者者忽忽略略的的问问题题是是采采样样精精度度和和计计算算误误差差所所带带来来的的限限制制。很很多多理理论论上上成成立立且且仿仿真真中中有有效效的算法，在实际系统中是不可行的的算法，在实际系统中是不可行的。电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MP

22、PT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件

23、件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源

24、源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在

25、MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参

26、数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真电电力力系系统统元元件件参参数数及及等等值值电电路路新新能能源源电电源源特特性性及及其其仿仿真真微课程微课程MPPT在MATLAB下的仿真谢谢 谢谢