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【深度解析】光伏逆变器MPPT的作用、原理及算法

导读: MPPT是逆变器非常核心的技术,MPPT电压在进行光伏电站设计时一项非常关键的参数。

  MPPT是逆变器非常核心的技术,MPPT电压在进行光伏电站设计时一项非常关键的参数。

  一、什么是MPPT?

  曲线图

  (单块光伏组件的I-V、P-V曲线)

  上图中,光伏组件的输出电压和电流遵循I-V曲线(绿色)、P-V曲线(蓝色),如果希望逆变器输出的功率最大,就需要直流电压运行在红点所在的最大点,这个点就是最大功率点。假如最大功率点是550V,550V时功率是200W。此时,运行在520V时的功率约为190W,580V时约为185W,都没有550V时的功率大。逆变器如果跟踪不到550V,就损失了发电量,但不会对系统产生其他影响。

  那为什么还要不断跟踪呢?因为这个曲线随着光照强度、温度和遮挡的不同在变化着,最大功率点也就在变化了,可能早上最大功率点电压是560V,中午是520V,下午是550V,所以逆变器需要不断地寻找这个最大功率点,也就是最大功率点跟踪了,这样才能保证全天的电池板能量都能最大化地输出出来,不浪费太阳能资源。

  在了解上述基本知识的基础之上,我们再来聊一聊MPPT。

  MPPT,即MaximumPowerPointTracking的简称,中文为“最大功率点跟踪”,它是指逆变器根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率,使得光伏阵列始终输出最大功率。

  MPPT的作用是什么?

  由于太阳能电池收到光强以及环境等外界因素的影响,其输出功率是变化的,光强发出的电就多,带MPPT最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池,使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下,有MPPT后的输出功率会比有MPPT前的要高,这就是MPPT的作用所在。

  举个例子,假设MPPT还没开始跟踪,这时组件输出电压是500V,然后MPPT开始跟踪之后,就开始通过内部的电路结构调节回路上的电阻,以改变组件输出电压,同时改变输出电流,一直到输出功率最大(假设是550V最大),此后就不断得跟踪,这样一来也就是说在太阳辐射不变的情况下,组件在550V的输出电压情况,输出功率会比500V时要高,这就是MPPT的作用。

  二、单个光伏组件的MPPT的影响因素

  一般来说,辐照度、温度变化对输出功率的影响,最直接就体现在MPPT上,也就是说辐照度和温度是影响MPPT的重要因素。

  辐照度降低,光伏组件的输出功率会降低;温度升高,光伏组件的输出功率会降低;

  1、辐照度对MPPT的影响

影响图

  (辐照度变化对光伏组件输出功率的影响)

  逆变器进行最大功率点跟踪(MPPT)就是要找到上图中,功率最大的点。从上图可以看出,当辐照度下降的时候,最大功率点几乎是成比例降低的,如下表所示。

关系图

  由上表可以看出辐照度成比例下降时,MPPT电压略微下降;由于P=IU,辐照度下降时,P成比例下降,而U略微下降,因此电流I应该是成比例下降的。

  2、温度对MPPT的影响

温度的影响

  (温度变化对组件输出功率的影响)

  从上图可以看出,当温度变化时,最大功率按照温度系数的比例逐渐下降,如下表所示。

变化结果汇总

  由此可见:电流主要受辐照度的大,电压主要受温度的影响。

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