光伏陣列最大功率點跟蹤控制技術(shù)

摘 要：近年來，能源短缺以及環(huán)境不斷惡化等問題逐漸凸顯，成為全球共同關(guān)注的問題，想要解決這一問題，最為有效的方法就是尋找綠色能源對其進行替代。太陽能屬于無污染的能源，而且用之不盡，所以相關(guān)研究人員將發(fā)展的目光投向了太陽能。光伏發(fā)電就是太陽能利用方式的當(dāng)中最為常見也是效率較高的一種方式，本文將對光伏列陣最大功率點跟蹤控制技術(shù)進行簡要分析，旨在提升光伏發(fā)電綜合技術(shù)。

關(guān)鍵詞：光伏列陣；跟蹤控制技術(shù)

中圖分類號：TM615 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

太陽能不僅是一種可再生能源，同時也是一種無污染且無噪聲的能源，符合我國提出的綠色發(fā)展的要求，近年來已經(jīng)成為國內(nèi)外能源研究人士的研究熱點。光伏陣列的輸出功率直接受到光照強度以及環(huán)境和溫度的影響，想要保證太陽能電池最大功率輸出，就必須要融入點跟蹤電路。本文將對光伏列陣最大功率點跟蹤控制技術(shù)進行分析，提出具體的控制方式。

一、光伏陣列

光伏陣列在電流方面的函數(shù)可以記做 ，上述公式當(dāng)中，I是輸出電流，Is是短路電流，短路電流取決于日照強度。Io表示光伏陣列反向飽和方面的電流，而q是電荷的常數(shù)，U是光伏陣列整體輸出電壓，A為PN結(jié)系數(shù)，公式中的K為常數(shù)，T屬于絕對溫度范疇而Rs屬于串聯(lián)電阻，最后的Rsh屬于并聯(lián)電阻[1]。每一個光伏陣列當(dāng)中都會存在最大功率點，相關(guān)工作人員為了從根本上提升光伏陣列的實際使用效率，將功率輸出最大化，就必須要在光伏陣列以及負載當(dāng)中融入MPPT電路。

二、擾動觀察發(fā)

本文所研究的擾動觀察法屬于MPPT體系當(dāng)中比較常見的一種控制方式，通過控制占空比的方式來控制整體輸電的電壓，如果實際占空比的比例有所增加，那么輸出的電壓就會有所提升，在這種時候進行輸出電流進行檢查，并且計算器輸出功率，就可以將最后的計算值與占空比增加之前的數(shù)值進行比較，比較二者之間的差異。如果從比較結(jié)果中發(fā)現(xiàn)輸出功率有所增加，那么就需要繼續(xù)對占空比進行提升，直至輸出功率呈現(xiàn)出下降的趨勢方可停止，如果結(jié)果相反，可以使用減少占空比的方式平衡二者數(shù)值。在擾動觀察法使用過程當(dāng)中，必須要注意步長的選取[2]。不僅要考慮到光伏陣列的動態(tài)影像速度，同時也要考慮到光伏陣列在常規(guī)情況之下的控制精確度。如果擾動步長比較大，那么對外界的環(huán)境影響也會加快，在最大功率點周圍位置會存在功率震蕩。如果擾動步長比較小，那么震蕩就會適當(dāng)?shù)臏p少，但是這種情況下的光伏陣列影響能力也會有所下降。光伏陣列通常情況下是可以滿足陽光變化下動態(tài)響應(yīng)的，如果光照強度保持穩(wěn)定，那么整體的輸出功率會產(chǎn)生比較明顯的波動[3]。

三、快速MPPT控制法

想要從根本上提升光伏陣列整體的跟蹤速度，并且有效減少最大功率位置產(chǎn)生的功率震蕩，就需要從改進步長這一角度進行處理。如果光伏陣列的溫度保持平衡，那么輸出特性曲線當(dāng)中功率最大點就會排列在固定電壓值的周圍，通過這一現(xiàn)象我們可以確定最大功率點的電壓與光伏陣列在輸出電壓這方面的關(guān)系是一定的[4]。若在實際工作過程當(dāng)中，光伏陣列輸出電壓與最大功率點二者的實際電壓值相差比較多，就代表了光伏陣列工作點距離實際的最大功率點還是比較遠的，在這種情況下我們就可以使用大步長。若在實際工作過程當(dāng)中，光伏陣列輸出的電壓以及最大功率點，二者相差的電壓值比較小，那么就需要根據(jù)實際情況選擇比較小的步長，通過上述方式可以有效的減少功率震蕩程度，使用MPPT對其進行控制的主要原理就是 這一等式。該公式當(dāng)中，Um屬于最大功率點位置上所對對應(yīng)的一個相似性電壓，我們從這一公式中可以分析出，不論光伏陣列這一環(huán)節(jié)最大功率存在于點的左面還是點的右面，越靠近最大功率點，△d數(shù)值則越小，反之越大。

四、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法，就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視角下的一種MPPT控制技術(shù)，這是一種比較新穎的信息處理方式，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包含了輸入層、隱含層以及輸出層等，每一層當(dāng)中神經(jīng)元的具體數(shù)量都是由需要解決問題的復(fù)雜程度來決定的。這種技術(shù)在光伏陣列中應(yīng)用的時候，輸入的信號可以選擇光伏陣列闡述當(dāng)中的開路電壓或者是短路電壓，也可以根據(jù)外界的實際環(huán)境輸入光照強度以及溫度。這部分?jǐn)?shù)據(jù)在輸入過后，可以通過優(yōu)化，編程輸出電壓或者是占空比信號[5]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的所有節(jié)點都會存在權(quán)重增益量，只有使用合適的權(quán)重才可以保證函數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化，進而提升光伏陣列工作點的準(zhǔn)確性。想要保證光伏陣列最大工作效率，就必須通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對權(quán)重進行訓(xùn)練，訓(xùn)練過程即是想其中輸入大量樣本數(shù)據(jù)，因為光伏的樣本數(shù)據(jù)存在一定的差異性，所以在不同工程當(dāng)中需要制定針對性訓(xùn)練方式才能保證工作點的準(zhǔn)確性。因為這這一網(wǎng)絡(luò)不僅能夠保證輸入樣本的完全匹配性，而且可以保證內(nèi)插與外插輸入模式的匹配，這種功能一般的查表功能是做不到的，這也是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法被人們記住與使用的主要原因。

五、結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，對電能的需求量也在不斷增大。目前很多偏遠地區(qū)的用電還受到限制，并且許多能源屬于不可再生能源，儲量正在不斷減少。想要保證經(jīng)濟及社會的穩(wěn)定發(fā)展，就必須要在短時間內(nèi)找出替代能源來滿足能源的使用需求。本文從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、快速MPPT控制法、擾動觀察發(fā)、光伏陣列這四個方面，對光伏列陣最大功率點跟蹤控制技術(shù)進行了分析，旨在提升光伏列陣最大功率點跟蹤控制技術(shù)的技術(shù)水平。

參考文獻：

[1]戴欣平，馬廣，楊曉紅.太陽能發(fā)電變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的最大功率追蹤控制法[J].中國電機工程學(xué)報，2013（08）：95-99.

[2]吳理博，趙爭鳴，劉建政.單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)最大功率點跟蹤算法穩(wěn)定性分析[J].中國電機工程學(xué)報，2011（06）：73-77.

[3]周林，武劍，栗秋華.光伏陣列最大功率點跟蹤控制方法綜述[J].高電壓技術(shù)，2012（11）：147-149.

[4]徐瑞東，胡義華，陳昊.一種改進的光伏陣列最大功率點跟蹤方法[J].工礦自動化，2011（02）：111-113.