13、光伏系统中的最大功率点跟踪与逆变器技术解析

光伏系统中的最大功率点跟踪与逆变器技术解析

1. 最大功率点跟踪（MPPT）原理

在光伏系统中，如同电压调节器一样，可通过适当选择占空比，根据所需的输出电压 (V_{out}) 来调整光伏模块在最大功率点处的输入电压 (V_{in})。当 DC - DC 转换器用作最大功率点跟踪器（MPPT）时，无论是降压（buck）还是升压（boost）转换器，都必须生成适当的控制信号来控制开关状态。通常，该信号使用脉冲宽度调制（PWM）技术生成，并在转换器中添加一个控制电路以生成开关控制信号。控制电路必须根据 DC - DC 转换器输入功率的变化，调整开关控制波形的占空比，以实现最大功率跟踪。

1.1 行为 MPPT PSpice 模型

为了模拟 DC - DC 转换器，提出了一种简单的行为 PSpice 模型。该模型不基于转换器的电子拓扑结构，而是关注输入 - 输出关系和工作原理，从而实现对光伏发电机的正确最大功率点跟踪和功率负载需求的优化。

1.2 光伏模块工作点分析

在图 6.19 中，展示了光伏模块的 (I(V)) 特性曲线以及三条等功率曲线：
- 曲线（A）：与 (I(V)) 曲线在最大功率点处相切，对应等功率 (P_{max}) 曲线。
- 曲线（B）：功率值大于 (P_{max}) 的等功率曲线。
- 曲线（C）：功率值小于 (P_{max}) 的等功率曲线。

假设 MPP 跟踪器效率为 100%，光伏模块的标称工作点为（A1），即最大功率点；负载的工作点为（A2），对应给定的标称负载电压值。如果系统仅由光伏模块、DC - DC 转换器和负载组成，对于 100% 效率的 DC -