-
由太阳电池的输出特性所决定，随着光照强度、温度等自然条件的改变
，最大
输出功率点也相应改变。为了提高光伏发电效率、降低成本，光伏发电系统必须考
虑最大功率点的跟踪问题。
１太阳能电池的伏安特性
太阳能光伏阵列光照特性解析式如下［１］：
Ｉ＝Ｉｇ－Ｉｄｅｘｐ
ｑ（Ｖ０＋Ｉ
０Ｒｓ
）－
#$$
１－Ｖ０＋Ｉ０Ｒ
ｓｓｈ
（１）式中：Ｉ０，Ｖ分别为
太阳能电池的输出电流和输出电压；Ｉｄ为二极
管饱和电流；Ｉｇ为光生电流；ｑ为电子
的电荷量（１
×
１０－１９Ｃ）；Ａ为二
极管特性因子；
Ｋ为波尔兹曼常量（１．３８
×
１０－２３Ｊ／ｋＷｈ）；Ｔ为太阳能
电池温度；Ｒｓ，Ｒｓｈ分别为太阳能电池的串联、并联
电阻。
对于太阳能电池来说，式（１）中的（Ｖ０＋Ｉ０Ｒｓ）／
<
/p>
Ｒｓｈ数值很小，可以忽略不计。Ｉ
—
Ｕ
特性可近似表
达为
Ｉ＝Ｉｓ－Ｉｄｅｘｐ
ｑ
（Ｖ０＋Ｉ０Ｒｓ
）－
#$$
１（２）
开路状态时，Ｉ＝０，Ｕ＝Ｕｏｃ；短路状态时，Ｉ＝Ｉｓｃ，
Ｕ＝０；在最大功率点，Ｉ＝Ｉｍ，Ｕ＝Ｕｍ，ｄＰ／ｄＵ＝０。
根据系统在最大功率点处和开路状态下的条件，最后可以求得太阳能电池阵列
的体系模型。Ｉ－
Ｕ特性、
Ｐ－Ｕ特性都是温度和光强
的函数，它们都随这２个因素的改变而变化，其
中，温度主要影
响输出电压，光强主要影响输出电压。
２最大功率点的跟踪方法
为追踪光伏系统的最大功率点，我们在参考
国内外经验和方法的基础上，依据太阳能电池的
Ｉ－Ｕ和Ｐ－Ｕ输出特性，得出下列最大功率点的追
踪方法。
２．１恒定电压跟踪法
收稿日期：２００６－１１－０１。作者简介：李
玲（１９８０－），女，硕士研究生，从事光伏技术的应用和研究。Ｅ－ｍａ
ｉｌ：ｌｉｌｉｎｇ１３８８８６３４６６０＠１２６．ｃｏｍ
光伏系统最大功率点跟踪方法
李
玲，谢
建，杨祚宝
（云南师范大学太阳能研
究所，云南省农村能源工程重点实验室，昆明云南
６５００９２）
摘
要：最大功率点跟踪是光伏发电系
统中重要的问题。在对太阳电池特性曲线分
析的基础之上，阐述了几种
< br>
常用的光伏系统最大功率点的追踪方法。文章总结并分析了各种方案的优缺
点。关键词：光伏系统；最大功率追踪中图分类号：ＴＭ６１５
文献标志码：Ｂ
文章编号：１６７１
－５２９２（２００７）０２－００８５－０３
Ｍａｘｉｍｕ
ｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇｉｎｐｈｏｔｏｖｏｌ
ｔａｉｃｓｙｓｔｅｍ<
/p>
ＬＩＬｉｎｇ，ＸＩＥＪｉａｎ，ＹＡＮＧＺｕｏ－ｂａｏ
<
/p>
（ｓｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙｕｎｎ
ａｎＰｒｏｖｉｎｃｅＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＹｕｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ，
Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃ
ｔ：ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｉｎｇｉ
ｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐ
ｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｆｏｒｔｈｅｐｈｏｔ
ｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｃ
ｈａｒａｃｔｅｒｃｕｒｖｅｏｆｓｏｌａｒａｒｒａｙ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅ
< br>ｒ，ｓｏｍｅｏｆｔｈｅＭａｘｉ－ｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｉｎｇ
ｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｅｎｕｍｅｒａｔｅｄａｎｄｔｈｅｍｅｒｉｔａｎｄｄ
ｅｆｅ
ｃｔｏｆｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍ；ｍａｘｉｍｕ
ｍｐｏ
ｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇ
图１太阳能电池的Ｕ－Ｉ特性曲线图
Ｆｉｇ．１Ｖ－ＩｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰＶａｒｒａｙ
输出电流Ｉ／Ａ
１０００Ｗ／ｍ２８００Ｗ／ｍ
６００Ｗ／ｍ４００Ｗ／ｍ２００Ｗ／ｍ
ＬＡＢＣＤＥ
Ｐｍａｘ
Ａ
′
Ｂ
′
Ｃ
′<
/p>
Ｄ
′
Ｅ
′
输出电压Ｕ／Ｖ
Ｕｍ
可再生能源
ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
第２５卷第２期２００７年４月
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．２Ａｐｒ．２００７
图１为太阳能电池的Ｕ－Ｉ曲线图，其中曲线
Ｌ为负载特性曲线，它与伏安特性曲线的交点
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）即为光伏阵列的工作点［２］。如果最大限度地提高
光
伏阵列的发电效率，从电路的匹配角度看，就需要一个阻抗变换器。为了实现这
一阻抗变
化，即设法将光伏阵列的工作点移至光伏阵列伏安特性曲线的最大功率点
Ａ
′
，Ｂ
′
，Ｃ
′
，Ｄ
′
，Ｅ
′
。对于大多数太阳电池组件来说，温度保持固定
值时，最大功率点基本在一根
垂线的两侧，即在开路电压的（７８
±
２）％处。这样就可以把最大功率跟踪器简
化为一个稳压器
，来实现最大功率点的跟踪。但此法忽略了温度对开路电压的影
响。以常规单晶硅太阳能
电池而言，每当环境温度升高１℃时，其开路电压下降率
约为０．３５％～０．４５％。
这个因温度的变化而带来的能耗不容忽视，然而，
这个问题却是恒定电压追踪法无法克服
的。
２．２扰动观察法
在逆变器开始工作前，测定其开路电压，取开路电压的（７８
±
２）％处作为
逆变器开始工作的跟踪电压Ｕｒｅｆ，这样逆变器开始工作就
在最大功率点附近。
当逆变器工作点稳定之后，给系统一个电压扰动
△
Ｕ，若此时逆变器输出功率的变
化为
△
Ｐ，根据Ｐ－Ｕ特性曲线图（图２）可知，当
△
Ｐ／
△
Ｕ＝０，系统运行在
最大功率点；当
△
Ｐ／
△
Ｕ＞０，系统运行在最大功率左边；当
△
Ｐ／<
/p>
△
Ｕ＜０，
系统运行在最大功率点右边。
为了追踪到最大功率点，可以通过不断调节开关管的
占空比Ｄ来增大或减小光伏阵列的输
出电压，从而达到
△
Ｐ／
△
Ｕ＝０，来追踪到
最大功率点。
２．３导纳微增法
导纳微增法是基于Ｐ
—
Ｕ特性曲线性质的自寻优的过程。通过对太阳阵列当前
输出电压与电
流的检测，得到当前太阳阵列输出功率，再与已被存储的前一时刻的阵
列功率
相比较，舍小取大，再检测，再比较
……
如此不断地周而复始，便使光伏电池动态
地工作在最大功率点上。
从图２可以看出，在任何太阳辐照强度及温度下，只要保持光伏电池的输出
电
压Ｕ
′
，都能实时地保持相应的最大
功率点所对应的电压值，当检测到负载特性与
光伏阵列的伏安特性曲线的交点在最大功率
点所对应的电压Ｕｍ之左时，导纳微增
法的作用是使交点处的电压升高；当交点在最大功
率点相应电压Ｕｍ之右时，导纳
微增法的作用是使交点处的电压下降。这样就可以保证在
任何时刻都输出其最大功
率。
导纳微增法控制流程如图３所示［３］。
２．４间歇扫描跟踪法
间歇扫描跟踪
法是定时地扫描一段的光伏系统的输出电压（一般为０．５～
０．９倍的开路电压），同
时记录不同电压下对应的输出功率，经过比较不同点的
光伏系统的输出功率，就可以方便
地得出最大功率点［４，［５］。
在一天的运行过程中，光伏
阵列在短时间内的工作点变化不大，根据太阳能电
池的伏安特性曲线，并结合光伏发电系
统的实际运行情况，在较短时间间隔内只在
缩小的跟踪范围内扫描一次；每隔较长一段时
间后，才在整个跟踪范围内对各工作
点扫描一次，间歇扫描法的算法流程图如图４所示。
其中Ｎ表示为长、
短时间的倍数比，其值可根据当地的光照变
化情况而定，Ｔｋ，Ｔｍａｘ，Ｔ
ｍｉｎ分别为扫描控制周期的当前值、最大值和最小值
。这
图３导纳微增法的控制流程图
Ｆｉｇ．３ＣｏｎｔｒｏｌｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆＭＰＰＴ
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：英语发音基础入门
下一篇：北邮作业任务信令系统答案解析