太陽(yáng)能光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)

前言

　　前言　　隨著當(dāng)今世界正迅速地從工業(yè)化社會(huì)向低碳化社會(huì)轉(zhuǎn)化，發(fā)展綠色能源成為重大課題。太陽(yáng)能光伏發(fā)電由于其可再生性、清潔性及取之不盡、用之不竭等特點(diǎn)，正在發(fā)展成為全世界綠色能源組成中的重要部分。　　高效應(yīng)用太陽(yáng)能是人們一直追求的目標(biāo)，在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)光伏電池技術(shù)和光伏變換控制技術(shù)是兩大支撐技術(shù)。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)是高效光伏發(fā)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。提高M(jìn)PPT技術(shù)是光伏發(fā)電逆變器應(yīng)用過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，研究和應(yīng)用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)具有重要理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。　　清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系自1999年開始了光伏發(fā)電變換技術(shù)的研究和應(yīng)用，先后研究了光伏揚(yáng)水和照明綜合系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏照明（節(jié)能燈、高壓鈉燈、LED燈等）、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，解決部分并正在研究光伏發(fā)電中的一些關(guān)鍵性問題，特別在研究和應(yīng)用光伏最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)方面取得了一些有意義的研究與應(yīng)用成果?！　PPT技術(shù)是光伏發(fā)電中的一個(gè)通用綜合性技術(shù)，涉及光伏陣列建模、優(yōu)化技術(shù)、電力電子變換技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)等。人們?cè)诠夥l(fā)電應(yīng)用中普遍采用MPPT技術(shù)，以求高效應(yīng)用太陽(yáng)能，但實(shí)際應(yīng)用中仍然存在很多的問題，因此系統(tǒng)地總結(jié)MPPT技術(shù)應(yīng)用很有必要。　　正是基于這樣的認(rèn)識(shí)，我們嘗試總結(jié)了多年來(lái)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電MPPT技術(shù)方面的應(yīng)用體會(huì)，同時(shí)匯集了許多專家學(xué)者在這方面的研究成果，編著了本書。全書共分8章，第1章為概述，回顧了當(dāng)前太陽(yáng)能光伏發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展及光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)，概述了光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT技術(shù)的特征及存在的問題；第2章介紹了光伏電池模型、MPPT原理及其檢測(cè)方法；第3章介紹了基于采樣數(shù)據(jù)的直接MPPT控制方法，包括恒電壓控制、干擾觀測(cè)法和電導(dǎo)增量法等；第4章介紹了基于人工智能MPPT控制及其他相關(guān)MPPT方法，包括模糊邏輯控制法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法和其他智能型MPPT方法；第5章著重分析主要MPPT方法的實(shí)現(xiàn)和比較，特別分析了溫度對(duì)MPPT的影響；第6章介紹了一些有關(guān)MPPT的應(yīng)用；第7章介紹基于物理跟蹤的光伏系統(tǒng)MPPT；最后，作為面向光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，在第8章中介紹MPPT方法的發(fā)展及綜合應(yīng)用?！　”緯哨w爭(zhēng)鳴編寫第1、6、8章，陳劍編寫第3、4、5章，孫曉瑛編寫第2、7章，全書由趙爭(zhēng)鳴負(fù)責(zé)統(tǒng)籌和定稿，孫曉瑛負(fù)責(zé)公式與符號(hào)校核。賀凡波為本書提供了重要的素材，在此特別表示感謝。本書部分內(nèi)容是基于曾經(jīng)在我們研究室工作和學(xué)習(xí)過的博士和碩士論文，如吳理博、陳昆侖、王健、周德佳、鄧夷、馮博等，還得到研究室其他老師和同學(xué)，如魯思兆、田琦、雷一、尹璐、袁立強(qiáng)、魯挺、胡仙來(lái)、葛俊杰、鐘山和楊晟等的幫助和支持，在此一并表示感謝。另外，在編寫本書的過程中，我們參閱了大量的論著文獻(xiàn)，主要的已經(jīng)列入本書后的參考文獻(xiàn)，在此對(duì)這些論著文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝?！　”緯窃陔娮庸I(yè)出版社的鼎立支持和幫助下完成的。另外，本書部分內(nèi)容是在臺(tái)達(dá)環(huán)境與教育基金會(huì)電力電子科教發(fā)展計(jì)劃重大項(xiàng)目（DREM200902）資助下完成的，如光伏陣列的仿真建模、MPPT控制方法的實(shí)驗(yàn)比較、大規(guī)模光伏陣列并網(wǎng)MPPT應(yīng)用等，在此一并深表感謝?！　”緯晒氖码姎夤こ膛c光伏發(fā)電的科技人員和有關(guān)科技管理人員參考。　　由于作者水平有限，編寫時(shí)間倉(cāng)促，且光伏發(fā)電MPPT技術(shù)研究仍在研究發(fā)展之中，作者及其所在的研究室在這方面僅做了初步的工作，書中難免存在許多的不足，甚至是錯(cuò)誤，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正?！　【幹摺　?011年8月于清華園

內(nèi)容概要

　　最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)是高效光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，提高M(jìn)PPT技術(shù)是人們?cè)诠夥l(fā)電逆變器應(yīng)用過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。它涉及光伏陣列建模、優(yōu)化技術(shù)、電力電子變換技術(shù)及現(xiàn)代控制等技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中仍然存在很多的問題?！缎履茉措娔茏儞Q與控制技術(shù)叢書：太陽(yáng)能光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)》從論述最大功率點(diǎn)跟蹤原理和光伏電池模型入手，介紹并比較了多種最大功率點(diǎn)跟蹤的方法，列舉了一些MPPT方法的綜合應(yīng)用范例。

書籍目錄

第1章 概述
1.1 光伏發(fā)電應(yīng)用
1.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及其市場(chǎng)
1.1.2 光伏發(fā)電技術(shù)
1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)成本與效率
1.2.1 成本分析及發(fā)展
1.2.2 效率及其技術(shù)改善
1.3 MPPT技術(shù)的發(fā)展
1.3.1 MPPT技術(shù)的發(fā)展軌跡
1.3.2 MPPT技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題
第2章 光伏電池模型及最大功率點(diǎn)跟蹤原理
2.1 太陽(yáng)能光伏電池模型
2.1.1 光伏電池的工作原理
2.1.2 光伏電池模型與特性
2.1.3 光伏電池的仿真建模
2.2 MPPT技術(shù)
2.2.1 最大功率點(diǎn)受外界影響
2.2.2 MPPT過程
2.2.3 MPPT的性能檢測(cè)方法
2.3 各種MPPT控制方法的分類介紹
2.3.1 基于參數(shù)選擇方式的間接控制法
2.3.2 基于采樣數(shù)據(jù)的直接控制法
2.3.3 基于現(xiàn)代控制理論的智能控制法
第3章 基于采樣數(shù)據(jù)的直接MPPT控制法
3.1 恒電壓控制法
3.1.1 恒電壓控制的原理
3.1.2 恒電壓控制的仿真與實(shí)驗(yàn)分析
3.1.3 恒電壓控制的改進(jìn)和發(fā)展
3.2 干擾觀測(cè)法
3.2.1 干擾觀測(cè)法的基本原理
3.2.2 干擾觀測(cè)法的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.2.3 干擾觀測(cè)法的改進(jìn)和發(fā)展
3.3 電導(dǎo)增量法
3.3.1 電導(dǎo)增量法的原理
3.3.2 電導(dǎo)增量法的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.3.3 電導(dǎo)增量法的改進(jìn)
第4章 人工智能MPPT控制及其他控制法
4.1 模糊邏輯控制法
4.1.1 模糊邏輯控制法的工作原理
4.1.2 模糊邏輯控制法的具體實(shí)現(xiàn)
4.1.3 模糊邏輯控制法的應(yīng)用情況
4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法
4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法的原理
4.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法的分類
4.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法的實(shí)現(xiàn)
4.3 其他MPPT控制方法
4.3.1 開路電壓與短路電流比例法
4.3.2 曲線擬合和寄生電容法
4.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制法
第5章 MPPT控制方法的實(shí)現(xiàn)與分析比較
5.1 基于嵌入式目標(biāo)模塊的快速代碼生成
5.1.1 快速代碼生成的設(shè)置與功能
5.1.2 快速代碼生成的模塊庫(kù)與外設(shè)操作
5.1.3 快速代碼生成的工程實(shí)例
5.2 各種主要MPPT控制方法具體實(shí)現(xiàn)
5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)儀器
5.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行驗(yàn)證
5.2.3 各種主要MPPT控制方法的實(shí)驗(yàn)比較
5.3 不同方法的控制效果分析與適用條件
5.3.1 主要方法的控制效果分析
5.3.2 光伏系統(tǒng)MPPT控制適用條件
5.4 溫度與MPPT控制
5.4.1 溫度對(duì)光伏電池PU曲線的影響
5.4.2 溫度變化下的MPPT控制
第6章 MPPT控制方法的實(shí)際應(yīng)用
6.1 MPPT在光伏LED照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.1.1 光伏LED照明系統(tǒng)
6.1.2 光伏LED照明系統(tǒng)的仿真建模
6.1.3 光伏LED照明系統(tǒng)中的MPPT
6.2 MPPT在光伏水泵與照明綜合控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.2.1 光伏水泵與照明綜合系統(tǒng)
6.2.2 MPPT的一階控制策略
6.2.3 具有一階MPPT控制策略的光伏水泵控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
6.3 MPPT在光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
6.3.1 采用變步長(zhǎng)MPPT控制算法的單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)
6.3.2 可調(diào)度式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的MPPT技術(shù)
6.3.3 大規(guī)模光伏陣列MPPT應(yīng)用
第7章 基于物理跟蹤的光伏系統(tǒng)MPPT
7.1 太陽(yáng)與光伏電池板的最佳角度
7.1.1 太陽(yáng)與地球運(yùn)行的坐標(biāo)系
7.1.2 太陽(yáng)日照變化規(guī)律與計(jì)算
7.1.3 光伏電池板安裝角度的設(shè)定
7.2 太陽(yáng)光機(jī)械跟蹤系統(tǒng)
7.2.1 太陽(yáng)光機(jī)械跟蹤的跟蹤模式
7.2.2 太陽(yáng)光機(jī)械跟蹤的控制模式
7.2.3 太陽(yáng)光機(jī)械跟蹤的系統(tǒng)建立
7.3 聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)
7.3.1 聚光式光伏發(fā)電的簡(jiǎn)介
7.3.2 聚光式光伏發(fā)電的系統(tǒng)
7.3.3 基于物理跟蹤光伏發(fā)電的綜合應(yīng)用
第8章 MPPT方法改進(jìn)及其綜合應(yīng)用
8.1 單相光伏逆變器的MPPT
8.1.1 單相單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的MPPT
8.1.2 單相兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的MPPT
8.2 具有功率前饋控制的變步長(zhǎng)增量MPPT方法
8.2.1 光伏電源與電網(wǎng)之間的功率傳遞
8.2.2 光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.2.3 PI控制器參數(shù)選擇
8.3 基于優(yōu)化原理的MPPT方法
8.3.1 算法原理
8.3.2 仿真分析與實(shí)驗(yàn)
8.4 將MPPT與無(wú)功補(bǔ)償綜合控制的三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)
8.4.1 并網(wǎng)逆變器和基于瞬時(shí)無(wú)功理論的并網(wǎng)策略
8.4.2 無(wú)功和諧波檢測(cè)算法的仿真分析
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   8．功率和電壓控制技術(shù) 電力系統(tǒng)希望光伏電站可調(diào)度，并具有調(diào)壓和調(diào)頻功能。 （1）調(diào)度 可以利用蓄電池儲(chǔ)能，搭建可調(diào)度式光伏并網(wǎng)逆變器。由于蓄電池的壽命問題，實(shí)現(xiàn)有功可調(diào)度能力需要付出很高的成本。為了避免有功快速變化給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊，可以配備一部分儲(chǔ)能元件，以降低輸出有功的變化率。 （2）調(diào)壓 對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)準(zhǔn)人功率的分析表明，光伏系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)調(diào)壓時(shí)，其準(zhǔn)人功率將會(huì)提高。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)的功率逆流（功率輸送至電網(wǎng)）會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)或弱電網(wǎng)的末端電壓升高。當(dāng)電壓達(dá)到某一上限時(shí)，不得不限制光伏系統(tǒng)的出力，這樣將帶來(lái)一定的能量損失。由此造成的能量損失是整個(gè)系統(tǒng)能量損失的重要部分。一種解決方案是，當(dāng)需要限制向電網(wǎng)輸送的功率時(shí)，將多余的功率存入儲(chǔ)能裝置。也可以采用兩步式電壓調(diào)節(jié)，首先通過調(diào)節(jié)無(wú)功來(lái)調(diào)節(jié)電壓，當(dāng)達(dá)到無(wú)功限值時(shí)，再通過調(diào)節(jié)有功來(lái)調(diào)節(jié)電壓。 （3）調(diào)頻 光伏逆變器可以通過在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)有功輸出來(lái)參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)，但如果沒有儲(chǔ)能的配合，將會(huì)損失MPPT性能。 9．起／停的控制規(guī)律 光伏逆變器有無(wú)人值守運(yùn)行的需求，因此應(yīng)具有自動(dòng)起動(dòng)、停機(jī)的功能。通常以光伏電池電壓為判據(jù)，當(dāng)光伏電池電壓高于某一閾值且電網(wǎng)正常時(shí)，可自動(dòng)起動(dòng)；當(dāng)光伏電池電壓低于某一閾值，或檢測(cè)到電網(wǎng)異常時(shí)，應(yīng)自動(dòng)停機(jī)。為避免頻繁起動(dòng)和停機(jī)，作為起／停判據(jù)的電壓閾值須是滯環(huán)的，并且在兩次試起動(dòng)之間設(shè)定一個(gè)最小延遲時(shí)間（10min左右）。 10．安全和保護(hù)技術(shù) 安全和保護(hù)技術(shù)包括常規(guī)保護(hù)和自恢復(fù)。常規(guī)保護(hù)的故障內(nèi)容包括極性反接、交直流的過電壓、欠電壓、過電流，交流頻率過高、過低，三相嚴(yán)重不對(duì)稱、直流分量嚴(yán)重等。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，逆變器自動(dòng)停止運(yùn)行，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。 11．孤島保護(hù) 孤島保護(hù)是光伏并網(wǎng)逆變器的重要功能之一。電網(wǎng)失電時(shí)，如光伏系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)局部負(fù)載供電，會(huì)形成一個(gè)電網(wǎng)調(diào)度無(wú)法掌握的自給供電孤島，這種現(xiàn)象稱為孤島運(yùn)行。孤島運(yùn)行的主要危害有： ①當(dāng)電網(wǎng)再次恢復(fù)供電時(shí)，會(huì)因相位不同步而對(duì)電網(wǎng)用戶造成沖擊。 ②電力孤島區(qū)域供電電壓和頻率不穩(wěn)定。當(dāng)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)切換成孤島方式運(yùn)行時(shí)，如果該供電系統(tǒng)內(nèi)無(wú)儲(chǔ)能元件或其容量太小，會(huì)使用戶負(fù)荷發(fā)生電壓閃變。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)脫離原有的配電網(wǎng)后，其原來(lái)的單相供電模式可能會(huì)使其他配電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)三相負(fù)載不對(duì)稱的情形，而影響其他用戶的電壓質(zhì)量。

編輯推薦

《太陽(yáng)能光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)》推薦了MPPT技術(shù)是光伏發(fā)電中的一個(gè)通用綜合性技術(shù)，涉及光伏陣列建模、優(yōu)化技術(shù)、電力電子變換技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)等。人們?cè)诠夥l(fā)電應(yīng)用中普遍采用MPPT。技術(shù)，以求高效應(yīng)用太陽(yáng)能，但實(shí)際應(yīng)用中仍然存在很多的問題，因此系統(tǒng)地總結(jié)MPPT技術(shù)應(yīng)用很有必要。 《太陽(yáng)能光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)》可供從事電氣工程與光伏發(fā)電相關(guān)工作的科技人員和管理人員參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    太陽(yáng)能光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù) PDF格式下載

---