光伏發電系統簡介—MPPT技術

**一. 并網電流控制技術 **

逆變器在工作過程中會在輸出端產生一定的電流諧波，使得電壓傳輸效率減少，對網側產生污染。因此，能否對電流諧波進行有效控制成為影響電網電能質量的重要因素。

** 1. 濾波**

通過在電路中設置濾波器，可以有效地少電流失真，目前主要有L型、LC型、LCL型三種濾波器。

L型濾波

L型濾波器的并網逆變器控制上比較容易，其控制策略主要是進行電流控制，這與APFC(ActivePower Factor Correction,有源功率因數校正)中的電流環控制方案相似。L型濾波器在開關頻率較高時容易達到預想的濾波效果，因此，在開關頻率較高時較常選用L型濾波器。

LC濾波器：

LC型濾波器的并網逆變器控制方式與L型濾波器的基本一致。這是由于并網逆變時電容直接加在電網電壓的兩端，電容實際起不到濾波的作用，因而實際應用中電容C的加入只是為了抑制開關的高頻噪聲對電網的影響。

LCL型濾波器

LCL型濾波器的并網逆變器是近年來的研究熱點之一。由于LCL型濾波器是三階濾波器，它在高頻段衰減率很高，因此對高頻諧波有好的抑制能力，得到了較為廣泛的應用。

不過，LCL型濾波器存在一個幅值增益很大的諧振點，這個諧振點的存在加大了系統的控制難度。如果控制算法不合適，可能會引起并網電流的畸變，嚴重情況下甚至還可能導致控制系統不穩定。

2. 控制策略：

并網電流的控制實現與PFC(Power Factor Correction,功率因數校正)技術相似，常采用經典的雙閉環控制，電壓外環使直流側電壓穩定，電流內環對輸出電流進行整形，達到單位功率因數輸入。

并網電流的控制策略有很多種，其中滯環電流控制動態響應快，跟蹤精度高，穩定性好，不過其開關頻率不固定；無差拍控制動態性能好，但是要依賴精確的數學模型，實際應用性不大；重復控制一般比較復雜，要與其他控制相結合；空間矢量控制利用坐標變換，將交流量變換為直流量后再采用PI控制，控制效果很好，但不適用于單相并網系統；PI控制相對于以上幾種方法，原理較為簡單，便于實現，同時具有較好的系統的穩態與動態性能，因此得到了較為廣泛應用。

二. 最大功率點跟蹤技術

對于光伏發電系統而言，環境因素會影響系統的整體效率。因此對于光伏發電系統而言，應當尋求光伏電池的最優工作狀態，最大限度的將光能轉換為電能。利用控制方法實現光伏電池的最大功率輸出運行的技術被稱為最大功率點跟蹤技術。目前實現應用的 Ｍ ＰＰＴ技術主要有開環、閉環兩類。

1. 開****環MPPT技術

** a. 定電壓跟蹤法 **

定電壓跟蹤法的原理來源于光伏電池的輸出特性。當溫度變化不大時，最大功率點基本分布在一條垂直線附近，因此，若能將工作電壓穩定在最大功率點附近某一定電壓處，光伏電池將獲得近似的最大功率輸出。研究進一步發現，光伏電池的最大功率點電壓與光伏電池的開路電壓之間存在近似的線性關系。所以只需在電池工作時檢測出電路的開路電壓，即可得到實時的最大功率點電壓。

定電壓跟蹤法控制簡單且實現簡便，不過由于未考慮溫度變化，且只能近似工作于MMP,并且在測量Uoc時需將負載側斷開，存在瞬時功率損失，因此應用范圍受到限制。不過由于其控制速度較快，所以常與閉環控制方法結合，在電池啟動階段使用可讓電池工作電壓快速接近最大功率點電壓。

** b. 短路電流比例系數法**

短路電流比例系數法與定電壓跟蹤法十分相似，只是將對電壓的控制換成了對電流的控制。其同樣基于光伏電池的輸出特性，在光照強度變化不大時，最大功率點分布在某一電流附近。而光伏電池的最大功率點電流與光伏電池短路電流也存在一定的線性關系。因此在逆變器中添加功率開關，通過周期性短路光伏電池輸出端測到短路電流，即可得到最大功率點電流。

2. 閉環MPPT技術

a. 擾動測試法

光伏電池的P-U特性曲線是一個以最大功率點為極值的單峰值函數。因此只需找到功率曲線中斜率為0的點，即可找到最大功率點。其控制原理如下：首先擾動光伏電池的輸出電壓(或電流),然后觀測光伏電池輸出功率的變化，根據功率變化的趨勢連續改變擾動電壓(或電流)方向，使光伏電池最終工作于最大功率點。

擾動觀測法的控制概念清晰、簡單，被測參數少，被普遍應用。不過電壓初始值與擾動電壓步長對跟蹤精度和速度有較大影響，并且該控制方法應用時存在震蕩與誤判問題。

b. 電導增量法

從本質上說，電導增量法和擾動觀測法都是求出工作點電壓變化前后的功率差，找出滿足的工作點，兩者的主要區別在于功率差的計算方式。

擾動觀測法將dP用功率差進行近似；而電導增量法則是將dP用全微分進行近似。

電導增量法的控制穩定度高，當外部環境參數變化時，系統能平穩地追蹤其變化，且與光伏電池的特性及參數無關。然而，電導增量法對控制系統的要求相對較高，另外，電壓初始化參數對系統啟動過程中的跟蹤性能有較大影響，若設置不當則可能產生較大的功率損失。并且同樣存在振蕩與誤判問題。