功率周期

輸出功率採樣周期。

近年來，光伏發電研究主要集中在變換器拓撲結構、最大功率點追蹤(maximum power point tracking，MPPT)和併網發電。但一些實驗研究發現，輸出功率採樣周期對光伏系統性能具有較大的影響。該文以太陽能電池基本電路方程為基礎，構建不依賴於變換器及MPPT算法的光伏系統採樣周期與光照強度、環境溫度、工作電壓、工作電流、占空比之間的小信號數學模型，詳細分析採樣周期在尋優過程中的作用機理。仿真和實驗結果表明，該構建的光伏系統採樣周期數學模型具有較高的可靠性和實用性。

基本介紹

• 中文名：功率周期
• 含義：輸出功率採樣周期
• 常用：最大功率點追蹤
• 領域：工程技術

簡介

光伏發電作為一種可再生的清潔能源，已成為分散式發電系統的重要組成部分。當前，光伏系統的研究主要集中在變換器的拓撲結構、最大功率點追蹤(maximum power point tracking，MPPT)算法及併網發電等方面。實驗研究發現，光伏系統輸出功率採樣周期設計不合理，也會嚴重影響系統的性能。一方面光伏系統最大功率點(maximumpower point，MPP)受環境因素影響很大，表現出很大的隨機性；另一方面，在實現MPPT過程中，變換器在每一次擾動之後，其輸出要經歷一個振盪過程，振盪時間受環境參數、系統參數及擾動幅度影響。輸出功率採樣周期太大會導致MPPT算法持續誤判，系統始終不能收斂到最大功率點處。而採樣周期過小，則採樣數據為暫態值，導致系統嚴重振盪，功率損失較為嚴重。因而，輸出功率採樣周期的選擇對採樣數據的正確性及MPPT算法的性能有重要的影響。然而，光伏系統輸出功率採樣周期作用機理及其數學模型等相關內容，相關期刊文獻尚未報導。

MPPT輸出功率採樣周期的選擇

由反饋控制理論可知，當系統經過調整時間T之後，系統輸出基本達到穩定，T表達式為

式中=△P/ (2|△P₀I)。為分析系統動態特性,由反饋控制理論可知，一般將作為一個系統暫態過程結束的參考指標。當《0.03時，認為暫態過程結束。為使MPPT算法不受固有暫態振盪特性的影響，則採樣周期Ta需滿足：Ta》T。需要強調，本式是系統輸出功率採樣周期設計的約束條件，並不是光伏變換器的開關周期的約束條件。光伏變換器的開關周期由系統其它參數性能指標決定。

若考慮Boost變換器電容Ci及電感L寄生電阻RCi和RL的影響，則阻尼係數為

通過分析可知，寄生參數RCi和RL對阻尼係數的影響很小，其相當於引入一個高頻零點，因此對採樣周期Ta和MPPT算法無影響，可忽略。

光伏系統的功率輸出要經歷一個振盪過程，其振盪時間由兩方面因素制約：系統固有參數L、Ci和最大功率點等效阻抗RMPP。為採樣到數據的可靠性，必須保證採樣時間Ta滿足式Ta》T；同時為保證MPPT算法可靠性、光伏系統能快速收斂到最大功率點及系統的輸入輸出動態回響指標，採樣周期在滿足式Ta》T的基礎上，又不能太大。因此要綜合考慮採樣周期Ta的設計，通過分析和後面的仿真實驗研究分析發現，光伏系統採樣周期比較合理的選擇是：Ta=2~5T。