新能源中可再生能源电源最大功率追踪2

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电,力,系,统,元,件,参,数,及,等,值,电,路,新,能,源,电,源,特,性,及,其,仿,真,微课程,新能源中可再生能源电源,最大功率点跟踪技术,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 Power Point,，,MPP),。,MPPT（最大功率追踪）,法,简介,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),。,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,光伏特性在MATLAB下仿真,准最大功率点跟踪法（,追踪准确性不高,）,最大功率点跟踪法（,可形成闭环反馈,）,MPPT控制方法的分类,准最大功率点跟踪法（间接）,曲线拟合法,查表法,定电压法（,CVT,）,开路电压比例系数法,短路电流比例系数法,有限周期电流扰动法,最早出现的光伏功率输出控制方法是定电压（,CVT,）控制，即当光照强度或温度发生变化时，始终控制光伏电池输出电压维持恒定控制,当光照强度,1000W/m,2,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（,CVT,）,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,在一定温度情况下，最大功率点近似分布在同一直线上，若采用一垂直直线代替，即为保持恒定电压不变，说明光伏电池的最大功率输出点大致对应某一恒定电压,，可对其进行等效代替。通过实验测试，可以得到光伏电池在某一日照强度及温度下的最大功率点的电压值，该电压即可看做最大功率点处的工作电压,U,m,。因此,恒电压控制法的控制思想就是将系统输出电压稳定控制在特定值,U,m,处,干扰观察法,增量电导法,间歇变步长搜索法,功率步进法,模糊控制方法,最大功率追踪法,经典的,MPPT,方法主要有,干扰观测法、电导增量法,、模糊逻辑控制、神经元网络控制法、最优梯度法等，以及在这些方法的基础上，根据实际情况和各种方法的优缺点采用相应的改进方法，如,改进的干扰观测法、变步长的电导增量法,等,（,1,）干扰观测法,干扰观测法的,基本原理,是每隔一定的时间增加或者减少光伏电池输出电压，并观测其后面的输出功率变化方向，从而决定下一步的控制策略。该方法的,优点,是控制算法比较简单，对电量传感器精度要求不高。其,缺点,为总是在光伏电池最大功率点附近振荡运行，产生一定的功率损失，另外，跟踪步长的设定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。,动态调节步长的改进干扰观测法,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,（,2,）增量电导法,增量电导法是,通过调整工作点的电压，逐渐接近于最大功率点的电压,。,由,P-V,曲线知：,在最大功率点处，,功率对电压的导数为,0,由光伏电池特性曲线可知，最大功率点处满足,由上式就可以判断出光伏电池是否工作在最大功率点处。这种方法控制精确，响应速度快，适用于光照强度不断变换的情况下，但对传感器的精度要求比较高，因而整个系统的硬件造价也较高。,方式,恒压法,扰动观察法,电导增量法,工作原理,把工作电压设置到固定值,扰动设置工作点电压，监控功率的增量来定位,MPP,扰动设置工作点电压，监控工作点出功率与电压的导数变化率来定位,MPP,优点,实现简单，复杂度低,硬件成本低，实现算法容易,误判率低，跟踪精度高,缺点,功率严重浪费，跟踪精度低，不能适应环境的改变,不能判定何时达到,MPP,，因此会存在震荡,硬件要求高，算法实现复杂,MPPT,方法比较,在控制精度要求不是特别高的情况下，如各种,独立太阳能路灯、太阳能景观系统,等小功率系统，采用干扰观测法进行,MPPT,控制足以满足控制精度，又相对节约硬件投入。,MPPT,技术的应用,在需要高性能控制场合如,MW,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。,MPPT,技术的应用,MPPT,技术在应用中存在的问题,（,1,）误跟踪现象,大多数,MPPT,算法仅采集光伏电池的电压和电流，并基于扰动观察的思想进行跟踪，但是无从得知光伏电池输出功率的变化是由扰动还是由外界环境的变化而引起的，所以,当环境变化较快时，容易发生误跟踪现象,。解决方案主要有以下几类：, 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；, 辨识和补偿环境变化带来的功率变化；,（,2,）缺乏统一的定量评价标准,目前对,MPPT,尚无统一的评价标准，难以对各种算法进行定量的对比。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。, 动态特性。考察环境变化时的跟踪速度，通常以环境阶跃变化为激励。但这并不符合实际情况，实际环境变化常常是连续的。,（,3,）实验验证困难,MPPT,很难进行实验验证，,主要原因有二,：一是难以保证实验条件的均一性；二是很难确定实际的最大功率点。目前的实验方法主要有以下几种：, 短时实测。直接用阳光照射下的光伏电池作为电源，在较短的时间段内进行实验。,优点：,能体现光伏电池的真实特性；,缺点：,难以保证实验条件的均一性，无从知道实际的最大功率点，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。, 实测统计。记录和分析实际光伏发电系统的长期运行数据。,优点：,真实地反映系统运行效果；,缺点：,耗时长，可重复性差，无法得知真正的光伏电池特性，只能依赖数据辨识模型、拟合曲线。, 模拟光源法。用人造光源照射光伏组件，进行,MPPT,实验。,优点：,实时性好，特性真实；,缺点：,成本高，效率低，功率小，灵活性差。,（,4,）对实际运行状态的考虑不足,多数文献在仿真验证算法时，是通过对环境变化的阶越响应实现的。但实际情况中，环境的变化是连续的，不会从一个稳态突然跳到另一个稳态。,很多算法会在环境快速连续变化的情况下失效,。,在众多,MPPT,算法的研究中，被,很多研究者忽略的问题是采样精度和计算误差所带来的限制。很多理论上成立且仿真中有效的算法，在实际系统中是不可行的,。,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,MPPT,在MATLAB下的仿真,谢 谢,