光伏发电系统简介—MPPT技术

**一. 并网电流控制技术 **

逆变器在工作过程中会在输出端产生一定的电流谐波，使得电压传输效率减少，对网侧产生污染。因此，能否对电流谐波进行有效控制成为影响电网电能质量的重要因素。

** 1. 滤波**

通过在电路中设置滤波器，可以有效地少电流失真，目前主要有L型、LC型、LCL型三种滤波器。

L型滤波

L型滤波器的并网逆变器控制上比较容易，其控制策略主要是进行电流控制，这与APFC(ActivePower Factor Correction,有源功率因数校正)中的电流环控制方案相似。L型滤波器在开关频率较高时容易达到预想的滤波效果，因此，在开关频率较高时较常选用L型滤波器。

LC滤波器：

LC型滤波器的并网逆变器控制方式与L型滤波器的基本一致。这是由于并网逆变时电容直接加在电网电压的两端，电容实际起不到滤波的作用，因而实际应用中电容C的加入只是为了抑制开关的高频噪声对电网的影响。

LCL型滤波器

LCL型滤波器的并网逆变器是近年来的研究热点之一。由于LCL型滤波器是三阶滤波器，它在高频段衰减率很高，因此对高频谐波有好的抑制能力，得到了较为广泛的应用。

不过，LCL型滤波器存在一个幅值增益很大的谐振点，这个谐振点的存在加大了系统的控制难度。如果控制算法不合适，可能会引起并网电流的畸变，严重情况下甚至还可能导致控制系统不稳定。

2. 控制策略：

并网电流的控制实现与PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)技术相似，常采用经典的双闭环控制，电压外环使直流侧电压稳定，电流内环对输出电流进行整形，达到单位功率因数输入。

并网电流的控制策略有很多种，其中滞环电流控制动态响应快，跟踪精度高，稳定性好，不过其开关频率不固定；无差拍控制动态性能好，但是要依赖精确的数学模型，实际应用性不大；重复控制一般比较复杂，要与其他控制相结合；空间矢量控制利用坐标变换，将交流量变换为直流量后再采用PI控制，控制效果很好，但不适用于单相并网系统；PI控制相对于以上几种方法，原理较为简单，便于实现，同时具有较好的系统的稳态与动态性能，因此得到了较为广泛应用。

二. 最大功率点跟踪技术

对于光伏发电系统而言，环境因素会影响系统的整体效率。因此对于光伏发电系统而言，应当寻求光伏电池的最优工作状态，最大限度的将光能转换为电能。利用控制方法实现光伏电池的最大功率输出运行的技术被称为最大功率点跟踪技术。目前实现应用的 Ｍ ＰＰＴ技术主要有开环、闭环两类。

1. 开****环MPPT技术

** a. 定电压跟踪法 **

定电压跟踪法的原理来源于光伏电池的输出特性。当温度变化不大时，最大功率点基本分布在一条垂直线附近，因此，若能将工作电压稳定在最大功率点附近某一定电压处，光伏电池将获得近似的最大功率输出。研究进一步发现，光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系。所以只需在电池工作时检测出电路的开路电压，即可得到实时的最大功率点电压。

定电压跟踪法控制简单且实现简便，不过由于未考虑温度变化，且只能近似工作于MMP,并且在测量Uoc时需将负载侧断开，存在瞬时功率损失，因此应用范围受到限制。不过由于其控制速度较快，所以常与闭环控制方法结合，在电池启动阶段使用可让电池工作电压快速接近最大功率点电压。

** b. 短路电流比例系数法**

短路电流比例系数法与定电压跟踪法十分相似，只是将对电压的控制换成了对电流的控制。其同样基于光伏电池的输出特性，在光照强度变化不大时，最大功率点分布在某一电流附近。而光伏电池的最大功率点电流与光伏电池短路电流也存在一定的线性关系。因此在逆变器中添加功率开关，通过周期性短路光伏电池输出端测到短路电流，即可得到最大功率点电流。

2. 闭环MPPT技术

a. 扰动测试法

光伏电池的P-U特性曲线是一个以最大功率点为极值的单峰值函数。因此只需找到功率曲线中斜率为0的点，即可找到最大功率点。其控制原理如下：首先扰动光伏电池的输出电压(或电流),然后观测光伏电池输出功率的变化，根据功率变化的趋势连续改变扰动电压(或电流)方向，使光伏电池最终工作于最大功率点。

扰动观测法的控制概念清晰、简单，被测参数少，被普遍应用。不过电压初始值与扰动电压步长对跟踪精度和速度有较大影响，并且该控制方法应用时存在震荡与误判问题。

b. 电导增量法

从本质上说，电导增量法和扰动观测法都是求出工作点电压变化前后的功率差，找出满足的工作点，两者的主要区别在于功率差的计算方式。

扰动观测法将dP用功率差进行近似；而电导增量法则是将dP用全微分进行近似。

电导增量法的控制稳定度高，当外部环境参数变化时，系统能平稳地追踪其变化，且与光伏电池的特性及参数无关。然而，电导增量法对控制系统的要求相对较高，另外，电压初始化参数对系统启动过程中的跟踪性能有较大影响，若设置不当则可能产生较大的功率损失。并且同样存在振荡与误判问题。