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最大功率點追蹤控制太陽能控制器
MPPT控制器的全稱“最大功率點跟蹤”(MaximumPowerPointTracking)太陽能控制器,是傳統太陽能充放電控制器的升級換代産品。MPPT控制器能夠實時偵測太陽能闆的發電電壓,并追蹤最高電壓電流值(VI),使系統以最大功率輸出對蓄電池充電。應用于太陽能光伏系統中,協調太陽能電池闆、蓄電池、負載的工作,是光伏系統的大腦。[1]
    中文名:最大功率點追蹤控制太陽能控制器 外文名:MaximumPower Point Tracking 别名: 類型:工業産品 地位:太陽能充放電控制器升級産品 作用:光伏系統的大腦

概述

MPPT控制器的全稱“最大功率點跟蹤”(MaximumPowerPointTracking)太陽能控制器,是傳統太陽能充放電控制器的升級換代産品。所謂最大功率點跟蹤,即是指控制器能夠實時偵測太陽能闆的發電電壓,并追蹤最高電壓電流值(VI),使系統以最高的效率對蓄電池充電。下面我們用一種機械模拟對比的方式來向大家解釋MPPT太陽能控制器的基本原理。

要想給蓄電池充電,太陽闆的輸出電壓必須高于電池的當前電壓,如果太陽能闆的電壓低于電池的電壓,那麼輸出電流就會接近0。所以,為了安全起見,太陽能闆在制造出廠時,太陽能闆的峰值電壓(Vpp)大約在17V左右,這是以環境溫度為25°C時的标準設定的。這樣設定的原因,(有意思的是,不同于我們普通人的主觀想象,下面的結論可能會讓我們吃驚)在于當天氣非常熱的時候,太陽能闆的峰值電壓Vpp會降到15V左右,但是在寒冷的天氣裡,太陽能的峰值電壓Vpp可以達到18V!

現在,我們再回頭來對比MPPT太陽能控制器和傳統太陽能控制器的區别。傳統的太陽能充放電控制器就有點象手動檔的變速箱。

當發動機的轉速增高的時候,如果變速箱的檔位不相應提高的話,勢必會影響車速。但是對于傳統控制器來說,充電參數都是在出廠之前就設定好的,這就像車的檔位被固定設置在了1檔。那麼不管你怎樣用力的踩油門,車的速度也是有限的。MPPT控制器就不同了,它是自動擋的。它會根據發動機的轉速自動調節檔位,始終讓汽車在最合理的效率水平運行。就是說,MPPT控制器會實時跟蹤太陽能闆中的最大的功率點,來發揮出太陽能闆的最大功效。電壓越高,通過最大功率跟蹤,就可以輸出更多的電量,從而提高充電效率。理論上講,使用MPPT控制器的太陽能發電系統會比傳統的效率提高50%,但是跟據我們的實際測試,由于周圍環境影響與各種能量損失,最終的效率也可以提高20%-30%。

從這個意義上講,MPPT太陽能充放電控制器,勢必會最終取代傳統太陽能控制器

功能

MPPT控制器主要功能:檢測主回路直流電壓及輸出電流,計算出太陽能陣列的輸出功率,并實現對最大功率點的追蹤。圖1為實際應用擾動與觀察法來實現最大功率點追蹤的示意圖。擾動電阻R和MOSFET串連在一起,在輸出電壓基本穩定的條件下,通過改變MOSFET的占空比,來改變通過電阻的平均電流,因此産生了電流的擾動。同時,光伏電池的輸出電流電壓亦将随之變化,通過測量擾動前後光伏電池輸出功率和電壓的變化,以決定下一周期的擾動方向,當擾動方向正确時太陽能光能闆輸出功率增加,下周期繼續朝同一方向擾動,反之,朝反方向擾動,如此,反複進行着擾動與觀察來使太陽能光電闆輸出達最大功率點。

MPPT方法

傳統的MPPT方法依據判斷方法和準則的不同被分為開環和閉環MPPT方法。實際上,外界溫度、光照和負載的變化對光伏電池輸出特性的影響呈現出一些基本的規律,比如光伏電池的最大功率點電壓與光伏電池的開路電壓之間存在近似的線性關系,基于這些規律,可提出一些開環的MPPT控制方法,如定電壓跟蹤法,短路電流比例系數法和插值計算法等。

閉環MPPT方法則通過對光伏電池輸出電壓和電流值的實時測量與閉環控制來實現MPPT,使用最廣泛的自尋優類算法即屬于這一類。典型的自尋優MPPT算法有擾動觀察法(PerturbationandObservationMethod,P&O)和電導增量法(IncrementalConductance,INC)兩種。

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