MPPT控制器
目录1. MPPT2. MPPT的概述3. MPPT的原理4. MPPT的功能5. MPPT方法PPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。中 文 名： 最大功率点追踪控制太阳能控制器外 文 名： MaximumPower Point Tracking地 位： 太阳能充放电控制器升级产品类 型： 工业产品应用领域： 太阳能光伏系统作 用： 光伏系统的大脑MPPTMPPT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)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。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，是光伏系统的大脑。MPPT的概述最大功率点跟踪(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/，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，太阳能电池板的输出电压必须高于蓄电池的当前电压，如果太阳能电池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，太阳能电池板在制造出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25C时的标准设定的。当天气非常热的时候，太阳能电池板的峰值电压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。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MPPT太阳能控制器来说，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。理论上讲，使用MPPT控制器的太阳能发电系统会比传统的效率提高50%，但是跟据我们的实际测试，由于周围环境影响与各种能量损失，最终的效率也可以提高20%-30%。从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器MPPT方法传统的MPPT方法依据判断方法和准则的不同被分为开环和闭环MPPT方法1。实际上，外界温度、光照和负载的变化对光伏电池输出特性的影响呈现出一些基本的规律，比如光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系2，基于这些规律，可提出一些开环的MPPT控制方法，如定电压跟踪法，短路电流比例系数法和插值计算法等1。闭环MPPT方法则通过对光伏电池输出电压和电流值的实时测量与闭环控制来实现MPPT，使用最广泛的自寻优类算法即属于这一类1。典型的自寻优MPPT算法有扰动观察法（Perturbation and Observation Method，P&O）和电导增量法（Incremental Conductance，INC）两种1。光伏逆变器是光伏发电系统中的核心部件，而MPPT技术是光伏逆变器的核心技术，那么，什么是光伏MPPT呢？最大功率点跟踪(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。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)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。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，是光伏系统的大脑。1、MPPT的作用关于MPPT的作用，可用一句话体现：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。由于太阳能电池收到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是变化的，光强发出的电就多，带MPPT最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池，使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下，有MPPT后的输出功率会比有MPPT前的要高。2、MPPT的原理MPPT控制一般是通过DC/DC变换电路来完成的，光伏电池阵列与负载通过DC/DC电路连接，最大功率跟踪装置不断检测光伏阵列的电流电压变化，并根据其变化对DC/DC变换器的PWM驱动信号占空比进行调节。对于线性电路来说，当负载电阻等于电源的内阻时，电源即有最大功率输出。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是强非线性的，然而在极短的时间内，可以认为是线性电路。因此，只要调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终等于光伏电池的内阻，就可以实现光伏电池的最大输出，也就实现了光伏电池的MPPT。总的来说，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。从这个意义上讲，MPPT太阳能充放电控制器，势必会最终取代传统太阳能控制器。MPPT太阳能控制器的三阶段充电模式对于离网光伏发电系统中电池输出功率和蓄电池充电不当的问题，我们进行了分析光伏电池的输出特性和蓄电池的充放电特性。综合MPPT控制器的充电技术最大功率点跟踪，设计了一个跟同步BUCK同样电路的太阳能充电控制器并合用试验样机。通过运用带有温度补偿的并列三环PID控制方法对充电全过程进行了控制以实现蓄电池在恒流、恒压、MPPT等不同充电方式之间的智能切换。该控制器在充分利用太阳能的基础上照顾了蓄电池本身的充电特性，避免了蓄电池意外受损。改进的三阶段充电模式一、MPPT限流充电。初期开始充电时，系统等蓄电池端电压达到较小时，会采用MPPT充电方式，将光伏电池的输出功率抽到蓄电池端。当太阳光强时，光伏电池的输出功率就大大上升，充电电流很快就能到阈值时，中止MPPT充电而转入恒流充电方式。当光照强度变弱以至于恒流出现困难时再转入MPPT充电方式，如此自由切换直到蓄电池端电压上升达到饱和电压Ur为止，蓄电池进入恒压充电阶段。通过MPPT充电方式和恒流充电方式的相互配合和自动切换，可以充分利用太阳能给蓄电池快速冲电。二、恒压限流充电。该阶段充电电压值恒为Ur，就会随着蓄电池内部的电化学反应的进行，充电电流逐渐减小，当充电电流下降到约001C时，终止恒压充电，进入浮充阶段。在恒压阶段也做限流处理以保护蓄电池。三、浮充充电。以一个略小于恒压充电的电压Uf 给蓄电池进行浮充，这个阶段主要是用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，此时标志着充电过程结束。
