光伏并网系统中MPPT常用算法及控制策略.

MPPT控制原理MPPT（Maximum Power Point Tracking）是一种太阳能光伏系统中常用的控制原理，主要用于提高光伏系统的能量转换效率。

MPPT控制原理的核心是通过调节光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点上，从而最大限度地提取光伏电池的能量。

为了更好地理解MPPT控制原理，我们首先需要了解光伏电池的工作特性。

光伏电池的输出功率与光照强度和电压之间存在着一定的关系，当光照强度不变时，电压越高，输出功率越大。

然而，光照强度是随着时间和环境变化的，因此光伏电池的工作点也会不断变化。

如果光伏电池的工作点偏离了最大功率点，系统将无法充分利用光能，导致能量转换效率降低。

MPPT控制原理的基本思想是通过不断调节光伏电池的输出电压和电流，使光伏电池的工作点始终处于最大功率点。

具体来说，MPPT控制器会对光伏电池的输出电压和电流进行监测，并根据监测结果调节电池的工作点。

当光伏电池的输出功率小于最大功率时，MPPT控制器会逐渐增加电池的负载电流，以提高输出功率。

相反，当光伏电池的输出功率超过最大功率时，MPPT控制器会逐渐减小电池的负载电流，以降低输出功率。

通过这种方式，MPPT控制器能够实时跟踪光伏电池的最大功率点，从而提高系统的能量转换效率。

在实际应用中，MPPT控制器通常采用迭代搜索算法来寻找最大功率点。

常见的迭代搜索算法包括增量调整法、开关法和模拟法等。

这些算法通过不断调节光伏电池的负载电流或电压，以逼近最大功率点。

其中，增量调整法是最常用的一种算法，其基本思想是根据光伏电池的当前输出功率与上一次输出功率的比较结果，调节电池的负载电流或电压，直到找到最大功率点为止。

总之，MPPT控制原理通过实时跟踪光伏电池的最大功率点，调节电池的工作点，从而提高系统的能量转换效率。

这种控制原理在太阳能光伏系统中得到广泛应用，可以有效提高能源利用率，降低光伏系统的成本。

太阳能光伏逆变器控制策略太阳能光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的装置。

逆变器控制策略的目标是使光伏逆变器在不同工作条件下都能实现高效稳定的电能转换。

以下是几种常见的太阳能光伏逆变器控制策略。

1. MPPT（最大功率点跟踪）控制策略：MPPT是光伏逆变器的核心控制策略之一，其目的是通过不断调整电压和电流，使光伏电池板输出的直流电功率达到最大值。

MPPT控制策略通常采用水平搜索算法或者增量式阻抗匹配算法来实现。

水平搜索算法基于离散化电压电流曲线，不断变化光伏板的工作电压和电流，最终找到最大功率点。

增量式阻抗匹配算法则是根据逆变器输出功率的变化率来实时调整逆变器工作点，使其趋向于最大功率点。

2. PWM（脉宽调制）控制策略：PWM控制策略是通过不断调整逆变器输出的脉冲宽度，实现直流电到交流电的转换。

PWM控制策略将直流电转换为包含多个短暂高电平脉冲的交流电信号，通过调整脉冲宽度和周期，可以控制输出交流电的电压和频率。

PWM控制策略通常采用比较器、计数器和多路开关等电路元件来实现。

3. 网络功率控制策略：网络功率控制策略是根据光伏逆变器连接的电网的电压和频率来实时调整逆变器输出的交流电功率。

当电网电压或者频率有较大波动时，逆变器会通过降低或者提高输出功率来调整与电网的匹配度。

这种控制策略可以保证逆变器和电网的稳定运行，同时也能避免逆变器因为电网不稳定而发生故障。

4. 增量式变压器控制策略：增量式变压器控制策略是通过不断调整输出变压器的变比，实现逆变器输出电压和电流的调整。

变压器控制策略通常根据逆变器的输出电压、电流和负载的变化来调整变压器的变比，使其能够适应不同的工作条件。

这种控制策略可以提高逆变器的稳定性和效率。

太阳能光伏逆变器的控制策略包括MPPT控制策略、PWM控制策略、网络功率控制策略和增量式变压器控制策略等。

这些控制策略旨在实现逆变器的高效稳定运行，提高太阳能光伏系统的电能转换效率。

基于DSP的光伏并网系统MPPT算法研究关键字：电源技术LCD高效背光光伏并网整车控制多载波扩频控制介绍了以DSP为主控芯片的光伏并网系统，它能跟踪光伏阵列最大输出功率点，实现光伏阵列和负载优化匹配，使负载获得最大功率。

在光伏阵列输出功率最大为跟踪目标的定步长MPPT一阶差分算法的基础上，采用以使负载获得最大功率为跟踪目标的变步长寻优MPPT 算法，能够更好地实现最大功率点的跟踪。

实验结果表明：该系统能够快速准确地跟踪太阳能电池最大功率点，并自动同步跟踪电网频率和相位，实现并网电流的正弦波形以便与电网电压同频同相馈入电网，提高了系统逆变效率和可靠性。

太阳能光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一，光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。

光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性，实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相[1-2]。

最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。

在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。

当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。

目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。

1 单相光伏并网发电系统的组成单相光伏并网发电系统的功能是将太阳能电池阵列输出的直流电变换为交流电，经过交流滤波后把正弦波交流电送入电网。

并网DC/AC逆变器是光伏并网发电系统的核心部件之一，主要采用电压源型电流控制。

为满足电压源型电流控制并网逆变器的固有交直流变化比关系，即直流侧电压要高于交流侧电压，在光伏电池阵列输出电压较低的系统中，在DC/AC逆变电路前增加一个Boost（升压）电路进行电压匹配。

光伏发电并网拓扑及其控制策略摘要：在大力倡导发展绿色低碳经济的今天，可再生能源发电技术受到人们的关注。

本文通过对光伏发电特性分析，设计了光伏升压并网电力电子器件Boost换流器和DC\DC隔离升压全桥变换器的最优控制策略，同时完成了光伏发电系统接入直流电网的仿真模型的搭建，验证了该系统的可行性和运行稳定性，对分布式电源大规模并网应用提供支撑。

关键词：光伏发电；Boost换流器；DC\DC隔离升压全桥变换器；并网运行1.引言分布式能源具有绿色环保、高效灵活等特点，目前正成为我国电力系统的一块重要“拼图”[1]。

近十年来，光伏发电应用市场占据新能源发电的主导地位。

据中国能源局统计报告，截止2022年底，全国光伏发电新增并网容量87.4GW，全国光伏发电累计并网容量超390GW。

平高集团近年来已开展“淀中翡翠”王家寨互助会智能微电网示范项目、220kV剧村变电站光储微电网示范项目和容东供电服务中心光储直柔近零碳建筑示范项目等一批光储一体化项目，形成了整合绿色发电、安全储电、灵活用电、可靠供电的低碳用能关键技术，为推进能源革命、实现碳中和目标提供了强有力的支撑作用。

2光伏发电系统在有光照的情况下光伏电池经过光生伏特效应，将光能转换为电能，再经变电装置可将电能传输到电网中。

光伏阵列、电力电子变换装置、最大功率控制器、并网控制器等几部分构成了一个完整的光伏并网发电系统。

2.1Boost换流器光伏阵列输出的电压和电流通常受温度、光照强度等影响，且输出电压等级和直流母线不匹配，因此通过 Boost 换流器将光伏阵列连接到低压直流母线[2]。

在环境不变的条件下，光伏电池有唯一最大输出功率工作点，所以为了充分提高光伏电池的效率，通常对其采用最大功率点跟踪控制[3]。

其中传统算法有：恒定电压法、扰动观察法、电导增量法等。

本文采用扰动观察法。

图 2-4 是基于 MPPT 控制的光伏发电系统。

图 2-1 基于 MPPT 控制的光伏 Boost 换流器2.2DC-DC隔离升压全桥变换器光伏阵列通过Boost换流器稳压后，电压等级较低，为了将光伏侧的能量上送到中压配电系统，需要经功率单向流动的全桥隔离型DC/DC升压汇集换流器将光伏电能上送到中压直流母线。

MPPT知识和算法详解MPPT•MPPT是Maximum Power Point Tracking（最大功率点跟踪）的简称，MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。

应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统中非常重要的组件。

MPPT的概述•最大功点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。

光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值。

日照强度为1000W/下，U=24V,I=1A；U=30V,I=0.9A；U=36V,I=0.7A；可见30的电压下输出功率最大。

MPPT的原理•给蓄电池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于电池的电压，那么输出电流就会接近0。

所以，为了安全起见，太阳能板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25°C时的标准设定的。

当天气非常热的时候，太阳能板的峰值电压Vpp 会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达到18V。

现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区别。

传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。

但是对于传统控制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，就是说，MPPT控制器会实时跟踪太阳能板中的最大的功率点，来发挥出太阳能板的最大功效。

电压越高，通过最大功率跟踪，就可以输出更多的电量，从而提高充电效率。

MPPT 算法分析在光伏控制系统中，因为日照、温度等条件的变化，光伏电池的输出功率也是在不断变化的，为保证使得光伏电池的输出功率保持在最大点，需要调整光伏电池输出电压（日照强度发生变化时，短路电流变化大，开路电压受影响小；环境温度发生变化时，短路电流受影响小，开路电压变化大）。

另外，光伏电池的输出电压和电流也和负载有很大关系，负载大，输出电压大，输出电流小；负载小，输出电压小，输出电流大。

光伏电池的MPP 中的电压是指光伏电池的输出电压。

MPPT 算法选择目前，MPPT 算法有定电压跟踪（离线）、功率反馈（离线）、扰动观测（在线）、导纳增量（在线）。

定电压跟踪法——光伏电池的输出功率随着日照等条件会发生变化，但是不管外部条件怎么变化，光伏电池最大功率点对应的电压值基本上变化不大，这个参数是由光伏电池生产厂商确定的，可以通过保持光伏电池输出电压为这个电压就可以使光伏电池输出的功率为最大。

但这个电压不是不变的，确定下一个电压，然后跟踪方法存在很大的误差。

功率反馈法——采集光伏电池的输出电压和电流，计算出功率，然后和数据库中对应的功率进行对比，再调整光伏电池输出电压，来得到MPP 。

因为电池板输出电流的变化，同一个功率可能对应不同的输出电压，当输出功率变大时减小光伏电池输出电压，当输出功率减小时增加光伏电池输出电压，使输出电压在MPP 处振荡，其稳定性和可靠性不好。

扰动观测法——扰动观测法相对于功率反馈，不依靠数据库进行存储离线数据。

主动调整PN 侧电压，然后计算电池输出功率，和上次采样计算得到的输出功率比较，如果增加了，就继续增加扰动，如果减小了，就反方向增加扰动，但如果光照或温度突然发生短时变化，可能会发生误判断。

导纳增量法——因为光伏电池在MPP 处，其斜率为0，结合P U I =，得到0d PI d U U d I d I I U dU dU dU +==+=，即d I I d U U =-，在时间量上，其表达式为()(1)()()(1)()dII t I t I t dU U t U t U t --==---。

光伏发电系统中的MPPT算法优化研究随着全球气候变化的加剧，人们迫切需要寻找新能源替代传统能源，以达到能源安全和环保的目的。

光伏发电是一种新兴的能源技术，它可以将太阳能转换为电能，而且没有任何污染，十分环保。

但是，由于天气、季节、太阳角度等因素的影响，太阳能的输出不稳定，因此需要一种能够根据当前太阳能输出功率自动调节电压和电流的控制系统，以提高发电效率。

这就是MPPT算法。

一、MPPT算法简介MPPT（Maximum Power Point Tracking）是一种广泛应用于光伏发电领域的算法，它能追踪太阳能电池板的最大输出功率点，从而将太阳能的输出转化为最大的电能输出，提高光伏发电效率。

MPPT算法通常分为两种类型：模拟算法和数字算法。

模拟算法包括 Perturb and Observe 算法（简称 P&O 算法）和 Incremental Conductance 算法（简称 IC 算法）。

P&O 算法通过周期性地改变太阳能电池板电流和电压来找到最大功率点，但是由于其存在震荡，对最大功率点的跟踪速度较慢，精度也较低。

IC 算法根据太阳能电池板的导电率，快速跟踪最大功率点，但是其算法复杂度较高，难以实现。

数字算法包括 Perturb and Observe 算法和 Incremental Conductance 算法的改进方法，如 Hill Climbing 算法、Gradient Descent 算法、Adaptive Perturb and Observe算法等。

这些算法通过使用数学模型来代替硬件电路来优化太阳能电池板输出功率，能够达到更高的跟踪速度和精确度，但是相对复杂，需要较高的计算能力。

二、MPPT算法优化在实际的光伏发电系统中，MPPT算法的优化是非常重要的，它能够提高发电效率，减少能源浪费，变相地提高光伏发电的经济效益和环保效益。

以下是几种MPPT算法的优化方法。

1、遗传算法优化遗传算法是一种基于自然选择和遗传进化理论的全局寻优算法，它通过模拟生物进化过程来搜索最佳解，具有强大的优化能力。

光伏系统MPPT控制方法研究发表时间：2011-04-11T16:07:51.870Z 来源：《价值工程》2011年4月上旬供稿作者：钱嘉怡朱东柏王梓[导读] 最大功率点跟踪（MPPT）是光伏系统中经常遇见的问题。

钱嘉怡 Qian Jiayi；朱东柏 Zhu Dongbai；王梓 Wang Zi（工程电介质及其应用技术教育部重点实验室（哈尔滨理工大学），哈尔滨 150080）（Harbin University of Science and Technology，Key Laboratory of Engineering Dielectrics and Its Application，Ministry of Education，Harbin 150080，China）摘要：最大功率点跟踪（MPPT）是光伏系统中经常遇见的问题。

本文基于太阳能电池的光伏特性，分析了常用的几种MPPT方案及其优缺点，并探讨了MPPT控制的发展方向。

Abstract: Maximum Power Point Tracking（MPPT）is one of the most important and well known problems of all photovoltaic systems. Based on the equivalent model and electrical characteristics of photovoltaic cells, analysis was made on several common maximum MPPT control methods, including their advantages and disadvantages. The development direction of MPPT control was also discussed. 关键词：光伏系统；MPPT；算法Key words: Photovoltaic System；MPPT；Algorithm中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）10-0157-020 引言随着人口的增加，经济的发展，人类对于能源的需求也越来越大，传统的能源储量正在日益枯竭，从而带来了能源短缺的问题。

光伏发电系统中的MPPT算法研究随着环境保护意识的增强和可再生能源的重要性日益凸显，光伏发电作为一种清洁、可靠的能源来源得到了广泛应用。

然而，光伏发电系统的效率和能量利用率受到多种因素的影响，其中最为重要的就是最大功率点追踪（MPPT）算法的选择和研究。

本文将对光伏发电系统中的MPPT算法进行深入研究，并探讨其在提高系统性能和增加能量利用效果方面的重要性。

MPPT算法是光伏发电系统中至关重要的一个环节，其主要功能是通过动态调整光伏阵列输出电压和电流，以最大化输出功率。

光伏发电系统的输出功率取决于光照强度、温度和阵列特性等因素，因此，MPPT算法的主要任务是找到一个最佳操作点，在光伏阵列的特性曲线上获取最大功率点。

实现了MPPT算法后，能够大幅提高光伏发电系统的效率和能量利用率，从而增加系统的经济效益和可靠性。

目前常用的MPPT算法包括传统的模拟算法和现代的数字算法。

模拟算法中，传统的Perturb and Observe（P&O）方法、Incremental Conductance（IC）法和Hill Climbing（HC）法被广泛应用于光伏发电系统中。

这些算法通过采集光伏阵列的电流和电压信息，根据功率曲线的斜率或连续的功率变化进行调整，逐渐趋近于最大功率点。

然而，模拟算法在快速变化的光照条件下，容易产生震荡现象并且对阵列输出电流和电压的采样速度较慢，导致系统响应较慢。

与传统的模拟算法相比，现代的数字算法更加精确和灵活。

这些算法基于微处理器或数字信号处理器，利用精确的测量数据进行最优功率点追踪。

其中，基于模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）的MPPT算法是近年来的研究热点之一。

该算法通过对光伏阵列的模型进行建模和预测，利用最小化误差的优化控制方法实现最大功率点追踪。

相比于传统算法，MPC算法具有更好的动态响应性能和较快的追踪速度，可以有效应对光照变化的快速性。