基于 MPPT 的光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹

之前我們簡單地聊過光伏發(fā)電系統(tǒng)中的 MPPT，聊了它大概的工作原理以及幾種控制方式，今天我們再繼續(xù)聊聊 MPPT~

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基于 MPPT 的光伏發(fā)電系統(tǒng)
結合前面我們聊到的 MPPT 的基本概念，以及相關的幾種控制方法，今天我們來介紹一下基于 MPPT 光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成：

主要組成部分如上圖所示：

光伏陣列，主要是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的功能，屬于基礎部分。通常，我們根據(jù)系統(tǒng)的設計和負載電壓的要求，將多個光伏電池板進行串聯(lián)或者并聯(lián)形成模塊化組合，即光伏陣列。在模塊化處理時我們需要在系統(tǒng)中接入三種類型的二極管：并聯(lián)在光伏電池組件兩端的旁路二極管；保證光伏陣列之間工作互補影響的隔離二極管和串聯(lián)在光伏陣列和逆變器等之間的屏蔽二極管。

蓄電池組，是系統(tǒng)的儲能裝置，在陰晴、晝夜等不同的外部環(huán)境下，保證光伏陣列的發(fā)電量保持穩(wěn)定狀態(tài)。

控制器，主要分為充電控制器和 MPPT 控制器。充電控制器作用于蓄電池組的充放電控制；MPPT 控制器的控制過程分為兩個部分：首先是對光伏電池的輸出電壓電流進行采樣，運用合適的 MPPT 算法，得到系統(tǒng)參考量，然后形成驅(qū)動脈沖并作用于 DC/DC 變換器實現(xiàn) MPPT 控制，保持輸出功率在最大位置，保證較高的能量轉(zhuǎn)換效率。

最后就是系統(tǒng)中必不可少的電力電子變換器，有直流變換器和逆變器。

MPPT 的實現(xiàn)主要是通過采樣形成驅(qū)動信號來控制 DC/DC 變換器的輸出，相當于使得光伏陣列的后續(xù)輸出保持最大功率的狀態(tài)?？梢娀?MPPT 的 DC/DC 變換器是最為基礎并核心的部分。

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BUCK 和 BOOST 電路回顧
早些時候我們聊過，DC/DC 變換的一些電路拓撲，下圖在此對 DC/DC 變換器的電路類型進行分類：

這里我就不再贅述了，附上之前文章的鏈接，大家可以再參考下：

BUCK 電路：

降壓(Buck)電路分析

BOOST 電路：

升壓(Boost)電路分析

這里我們主要論述下，MPPT 光伏發(fā)電系統(tǒng)的 DC/DC 變換器選擇 BUCK 電路 or BOOST 電路？

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Which one to choose?
我們知道，光伏電池的輸出特性具有非線性的特點，再特定的日照強度、環(huán)境溫度下存在一個唯一的輸出功率極大值點。最大功率點跟蹤控制器包括兩個主要涉及部分：MPPT 算法和實現(xiàn)算法的 DC/DC 變換器。關于控制算法我們上篇已經(jīng)簡單聊過，今天我們主要聊聊后者——DC/DC 變換器。MPPT 算法控制器需要通過 DC/DC 來實現(xiàn)，即利用一定的手段來改變變換器的占空比，使得電池的輸出電壓可調(diào)可控以達到最大功率點跟蹤。首先對輸入至 DC/DC 變換器的電池輸出電流和輸出電壓進行信號采樣，然后通過 MPPT 控制器計算分析得到合適的驅(qū)動信號，用此來驅(qū)動開關管的導通和關斷，從而改變太陽能輸出電壓的大小以實現(xiàn)最大功率點跟蹤。

BUCK 和 BOOST 電路作為 DC/DC 變換器的兩大基本電路結構，以其電路結構簡單和轉(zhuǎn)換效率高等特點得到廣泛的應用。對于這兩個電路的選擇，偏向于 BOOST 電路，主要理由如下：

①BUCK 電路中若沒有儲能電容，很容易出現(xiàn)電流斷續(xù)工作模式。MPPT 依據(jù)的 DC/DC 變換器需要工作于電流連續(xù)(CCM)模式以保證較高的能量利用率。但是儲能電容一般為電解電容，不利于電路工作于較高頻率，同時使系統(tǒng)裝置變大，增加成本。相反在輸入電感足夠大的前提下，BOOST 電路能夠一直處于 CCM 模式，可以不加電容。

②BOOST 電路結構相較于其他的 DC/DC 變換器拓撲比較簡單，而且因其功率開關管一端接地，設計驅(qū)動電路更為簡便。

③特別地，在兩極并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)中，DC/DC 變換器一般后接 DC/AC 逆變器。太陽輸出電壓一般較低，通常需要利用 DC/DC 變換器對其進行升壓，然后再輸送至逆變器的輸入端。那么 BOOST 電路因其顯著的升壓特點得到應用。

所以，目前的大多數(shù) MPPT 光伏發(fā)電系統(tǒng)都是基于 BOOST 升壓電路的。主要理由正如我們上面所講的那樣，很多模塊廠家也都推出了自己的 BOOST 電路拓撲的模塊，大家可以自行了解一下。

今天的內(nèi)容希望大家能夠喜歡~