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光伏系统最大功率点跟踪技术的比较

2012-05-09 17:25
人在旅途20
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  本系统所用组件开路电压85V左右,额定光照下最大功率点电压为72V左右,实验控制和经验值完全一致。

  43种MPPT方法比较

  对以上仿真和实验进行分析可以发现,干扰观测法能快速准确进行MPPT控制,但在最大功率点附近振荡运行,稳态输出波形有一定波动;扰动步长设定无法兼顾跟踪精度和响应速度,选择不当甚至会出现电压失控现象,需进行多次尝试才能选定最佳步长;在光照强度剧烈变化时会出现误判断。

  电导增量法控制效果较理想,最大功率点附近较平稳,在光照强度变化剧烈的条件下也能快速跟踪,跟踪中无明显毛刺现象。但其算法实现时需要反复微分运算,计算量大,需要高速运算控制器,且对传感器精度要求较高,否则控制效果也不理想,出现扰动和振荡。本实验采用的控制器和传感器性能较高满足实验要求,故此问题未突显。

  以模糊控制为代表的智能控制技术不需要精确研究光伏电池的具体特性和系统参数,系统控制设计灵活,稳态精度较高,控制系统鲁棒性强。但模糊控制在光伏系统MPPT控制应用中存在动态响应较慢、适应能力有限、特定条件下易振荡等固有问题;模糊控制算法复杂,其模糊推理和解模糊过程需要完成大量浮点运算,控制系统实时性难以满足,实际应用中实现困难,采用TMS320F2812定点DSP难以实现较高控制频率,高性能控制需要更高性能的控制器,如TMS320F28335、TMS320VC33等浮点运算控制器,但系统成本较高。

  根据仿真和实验波形,各种控制方法的量化指标如表1所示,各种方法优缺点归纳为表2。

表1各种控制方法量化指标比较

表1各种控制方法量化指标比较

表2各种控制方法优缺点比较

表2各种控制方法优缺点比较

  5结论

  1)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。

  2)但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。此时系统动稳态响应要求均较高,动态响应对系统稳定性有重要意义,稳态性能直接影响输出功率大小,长期运行效益明显。

  3)模糊控制在光伏系统MPPT控制的实际应用较少,算法实现也较为困难。随着运算控制器性能的不断提高和模糊控制理论的完善,其现有缺陷将有望得到解决。(作者:陈剑,赵争鸣,袁立强,查澜曦)

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