网络出版时间：2014-05-08 18:35
网络出版地址：/kcms/detail/11.5527.TM.20140508.1835.006.html
1P
光伏发电最大功率跟踪控制策略的研究
王宁
(曲阜师范大学电气信息与自动化学院，山东曲阜 276826)
摘要：目前我国的光伏产业经济已经具备了一整套完整的系统，即太阳能光伏发电组件构成的系统。其中主要有电池板、蓄电池和控制器逆变器以及电负
载装置共同组成的。太阳能电池板作为整个系统最核心的部分就储存在蓄电池当
中，太阳能电池板的作用是接受太阳光能并将其转化为电能。
关键词：光伏发电；最大功率；跟踪控制
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2013) 18-0000-01
我国百分之八十以上的国土光照充分而且光照资源分布均匀，同风水核电相比光能发电几乎可以做到无污染，成熟的应用技术安全可靠。除了大规模的并网
式发电和离网用电之外，光伏电还能通过抽水超导、制作氢气和蓄电池等多种方
式进行储存，所以太阳能电池可以满足我国未来能源的稳定和安全，所以说太阳
能在未来可能是最清洁、可靠安全的能源了。与此同时，如何尽最大可能地进行
电能转化和输出逐渐成为了光伏发电工作中的重要部分，本文就如何进行光伏发
电最大功率跟踪测定的策略进行了研究，从跟踪策略工作过程到控制要点几个方
面进行了详细的讨论，希望能够对日后的光伏产业上提高功率最大输出量有所帮
助。
一、光伏发电最大功率跟踪控制简介
光伏发电系统一般分为独立光伏发电和并网光伏发电两种发电体系。前者主要指的是不和公共电网进行连接的光伏发电系统，其中最主要的特征就是需要使
用蓄电池进行电力储存以保证夜晚用电的能量。同时在光伏发电系统中将产生的
电流通过逆变器直接转换为可以直接使用的交流电进入公共电网。在很多欧美国
家并网类型的发电系统广受用户的欢迎，这种供电系统和各个地方的电网进行连
接，在满足了自身用电的过程中还将自身的剩余电量直接出售给电力公司，整个
并网的光伏发电系统主要由光伏阵列、连接器、逆变器和控制集成设备共同组成。
其中光伏阵列是整个光伏发电系统的重要部件，这个部件将接受到的太阳能直接转化为电能，目前工程上主要使用的太阳能电池大多都是由一定的单晶硅太
阳能电池组件按照要求进行并联和串联。逆变器将电流逆变成为正弦电流输入电网中，其中控制器是整个并网发电系统的核心控件，控制器主要是由单片机和核心处理器共同构成的，控制器实现对光伏电池的最大功率点的平衡。从电力系统保护上来做到整个电力系统和电力网的整体安全性。并网光伏发电系统一般是工频逆变器和高频逆变器两种，工频的使用设备一般体积都比较大而且使用十分笨重，使用过程中首先要通过能量种类变化，将电池的直流电转化为交流电然后通过工频变压器和电网进行相连，完成整个电压的匹配和电网的隔离工作，从而进行并网发电。而高频并网的逆变器主要是先通过高频变换器将太阳能电池中的直流电进行降压处理然后调制成为满足要求的直流电进行输出，然后进行逆变和电网进行连同。高频逆变器并网一般分为隔离和不隔离两种。随着新型材料的逐渐使用和新的科学技术的不断普及高频的并网逆变系统因为自身的装置比较轻便而且使用便利而逐渐成为新型太阳能的主流发展趋势。
二、光伏电池的最大功率跟踪
光伏电池在进行光电能源转化和电流输出的过程中，输出的电流总量和效率普遍受到周围环境多方面影响。一般情况下光伏发电设备只有在一定条件的温度和光照强度下才能保证光伏电池稳定地输出，当电池工作达到某个特定的电压时能就可以实现光伏电池功率的最大输出，也就是达到了光伏电池功率输出曲线的峰值，这个点也被称为光伏电池的最大功率点。因此想要在进行光伏发电的过程中提高整个发电系统的整体工作效率，其中一个非常重要的方法就是对光伏电池的工作点进行全时段调整，保证光伏电池的工作始终处于最大功率点，这个工作过程就是光伏电池的最大功率点跟踪，目前的光伏电池的整体价格和相关成本都特别高，在整个光能发电系统中的整体投资中光伏电池成本占很大一部分，因此提高光伏电池的使用效率在很大程度上能够降低发电系统的整体投资总量。光伏电池在进行工作的过程中产生的电压会因为光照强度和环境温度的变化而不断发生变化，最大功率跟踪的目的就是通过控制光伏电池的最大功效点电压实现光伏电池各种环境中都能够输出最大的功率，在光伏电池最大功率的左边电池的输出功率和电压的变化成正相关，在光伏电池最大功率的右边电池的输出功率和电压的变化成反比。而在这个调试过程中就要做好调试工作，其中MPPT控制的主要作用就是当光伏电池的输出功率最大功率点在左边时会使得光伏电池的实际工作电压升高，从而逐渐无限接近输出的最大功率点。当最大功率点在电流输出
点的左边时会使得光伏电池的总体电压降低，从而实现逐渐靠近最大功率点。MPPT的工作能够实质实际上是一个自动寻找最优化输出点的工作过程，通过光伏电池矩阵寻找最佳电流和电压的组合，以此得到最佳的排列功率输出从而和之前的功率进行比较，这样反复进行比对，知道找出该组电池的最大功率点。通过寻找不同的方法进行最大功率输出点进行测量，选择的方法要根据实际的环境情况和试验设备进行确定实际采用的研究方法，在无法确定试验数据的时候可以通过仿真的试验来进行试验，本文中使用的方法在最大程度上避免了最大功率输出值测定时产生的震荡和总体能量流失，从而实现了电路启动过程中最快速和最稳定的最大功率输出跟踪，提高光伏电池的工作效率。
三、结束语
近几年来，我国的光伏能源产业经历了指数是的爆炸发展，其产业规模和覆盖范围也在不断扩大，已初步形成了环渤海和长珠三角中部地区以及西部地区几大板块。长三角是以苏州为产业增长点，主要负责太阳能电池的组装生产等外围组件生产。环渤海是以河北为中心主打上游材料加工，主要聚集在保定和廊坊等地；珠三角主要是以深圳为工业核心主要负责下游生产用品的生产。中部地区则负责利用自身的产能优势进行上游多晶硅和单晶硅的原材料生产，可以提供全国百分之十的原料供应。这些都保证了我国光伏发电的原料供应，在进行光伏最大功率跟踪控制策略中要保证有足够的硅材料，只有做到了这些才能提高光伏发电的整体效率。
参考文献：
[1]王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2012.
[2]王其英,何春华.UPS不间断电源剖析与应用[M].北京:科学出版社,2012.
[3]李成章.智能化UPS供电系统原理与维修[D].北京:电子工业出版社,2013.
[4]王其英,刘秀荣.新型不停电电源（UPS）的管理和使用[M].北京:人民邮电出版社,2011.
