[发明专利]一种光伏逆变器双峰动态/静态MPP跟踪效率测试方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏逆变器检测领域，具体涉及一种光伏逆变器双峰动态/静态MPP跟踪效率测试方法。

背景技术

近些年来，以风能、太阳能为代表的新能源在全球得到迅猛发展。预计至2020年，光伏组件年产量将达40GW。在此情况下，光伏系统的发电效率也正受到广泛重视。而影响光伏系统发电效率的重要因素就是光伏逆变器对光伏阵列P-V曲线的最大功率点跟踪精度。

根据光伏组件特性，其理想P-V曲线为一条单峰抛物线。光伏逆变器在进行最大功率点跟踪时，仅需要跟踪其单峰顶端即可。在实际运行中，由于行云、树木、建筑物以及鸟类排泄物等影响，光伏阵列会受到局部遮挡，在这种情况下，光伏组件所接收的太阳辐照度存在较大差异性，光伏组串输出特性也会发生改变，光伏阵列P-V曲线出现双峰或多峰情况。

目前，常规光伏逆变器仅有单峰MPP(Maximum Power Point)跟踪，光伏逆变器MPPT控制技术的发展经历了恒电压控制法^[1]、短路电流比例法^[2]等较为简单但不够精确的控制方法；直至扰动观测法^[3～7]、电导增量法^[8][9]等应用较为广泛的MPPT控制方法以及采用模糊控制、神经元网络等基于智能处理方法和其他非线性控制策略在内的MPPT跟踪法。

采用常规光伏逆变器MPPT跟踪方法，无法对光伏阵列双峰I-V曲线进行跟踪，造成光伏系统发电量损失。附图1为一标称装机容量500kW光伏阵列部分受到阴影遮挡，受阴影遮挡时，遮挡部分的辐照度约50W/m²。在该遮挡程度下，光伏阵列P-V曲线如附图2所示。逆变器工作性能受到阴影遮挡的影响，若逆变器具有双峰MPPT跟踪能力，则受阴影遮挡时逆变器能达到的最大功率P_array1＝443.58kW，整个系统功率损失约为56.42kW，功率损失百分比为11.28％。若逆变器不具有双峰MPPT跟踪能力，受阴影遮挡时逆变器能达到最大功率P_array2＝406.02kW，整个系统功率损失约为93.98kW，功率损失百分比18.80％。

随着分布式光伏系统的发展，分布式光伏系统在城市内的应用将会更加普及，其特点是周围环境复杂，阵列受阴影遮挡的概率较大。可以预见，具有双峰MPPT控制方式的光伏逆变器将成为衡量逆变器性能的重要指标之一。

目前，对光伏逆变器MPP跟踪效率测试与评价的方法主要见于欧洲标准EN50530，内容包括静态MPP跟踪效率测试、动态MPP跟踪效率测试以及逆变器启停机MPP跟踪效率测试，但以上内容均针对理想单峰P-V曲线。光伏阵列在实际使用中，受阴影遮挡等影响，其I-V曲线会呈现多个拐点，造成光伏阵列双峰P-V曲线，严重影响光伏系统整体效率。针对双峰MPPT效率测试标准与方法目前暂未见报道。

参考文献

[1]余世杰，何慧若，曹仁贤，等光伏水泵系统中CVT及MPPT的控制比较[J]太阳能学报，1998,19(4)：394-398.

[2]周林，武剑，等光伏阵列最大功率点跟踪控制方法综述[J]，高电压技术，2008(6)

[3]Femia N,Petrone G,Spagnuolo G,et al.Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2005,20(4):963-973

[4]Altas I H,Sharaf A M.A novel on-line MPP search algorithm for PV array[J]IEEE Transactions on Energy Conversion 1996,11(4):748-754

[5]Chee Wei Tan,Green T C,Hernandez-Aramburo C A.An improved maximum power point tracking algorithm with current-mode control for photovoltaic applications[C]International Conference on Power Electronics and Drives Systems Kuala Lumpur,Malaysia 2005:489-494