光伏电池降功率控制方法探究

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摘要：提出一种光伏电池降功率输出控制方法。当光伏电池功率过剩时，该方法在原有的最大功率控制输出电压参考信号基础上加入一个电压反馈信号，使得光伏电池工作点偏离最大功率点，从而减少其功率输出，维持系统中的功率平衡与稳定。在PSCAD/EMTDC上搭建了光伏电池系统仿真，并对该方法进行了仿真分析，结果表明，该方法可以有效实现对光伏系统的降功率控制，保证系统稳定运行。

关键词：光伏电池；功率过剩；降功率控制

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.01.090

0引言

光伏电池作为一种重要的分布式电源，其输出特性的不可控因素较多，属于极其复杂的非线性发电装置。传统情况下，为了实现光伏系统的功率输出最大，需对光伏电池的最大功率点进行跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称 MPPT）。但是当系统功率过剩时，需要对光伏电池的输出功率进行控制以维持微电网系统的稳定。论文以光伏电池为研究对象，分析基于传统扰动观测的MPPT算法的特点。并在基本扰动观测方法基础上加入直流电压反馈信号，实现对光伏系统的降功率控制。

1基本的扰动观测法

基本光伏MPPT扰动观测法的实现实质上是一个自寻优过程，即不断的改变光伏两端的端电压，判断光伏电池的输出功率的变化，进而指导改变光伏端电压的变化方向。使光伏电池能在不断变化的日照和温度环境下输出最大功率Pm。

2降功率控制

光伏电源的降功率控制策略如图1所示。主要包括基于扰动观测法的MPPT控制和降功率控制。

光伏电源进行MPPT控制时，MPPT环节获取当前光伏阵列的电压UPV、电流IPV，计算得到光伏阵列最大功率给定参考电压UMPPT。然后将UMPPT作为斩波电路的控制电压U*PV与其采样值UPV作差后，送入电压PI调节器，得到IMPPT作为电流内环的控制参考信号驱动变换器开关器件工作。

在恒压降功率控制模式中，电压参考信号U*PV由MPPT环节产生的UMPPT和降功率环节产生的直流电压反馈信号ΔU相加产生。这里需要说明的是ΔU≤0的，这是因为降功率控制环节仅在功率富余引起直流电压升高时才起作用。

3仿真分析

针对上述光伏电池控制方法，在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建双极仿真电路。其中光伏电池的短路电压为1.7kV，短路电流为0.16kA。光伏电池控制模块实现MPPT控制和降功率控制。直流电压Udc稳定值为0.5kV。因此直流斩波电路采用降压斩波电路。

由图2可知，系统在1s时直流电压Udc发生电压暂升见图2（a），此时光伏电池控制模块根据降功率控制降低光伏电池两侧电压UPV见图2（b），从而光伏功率PPV将降低见2（c）。

4结论

该光伏电池的降功率控制方法在光伏电池发出功率富余引起电压暂升时，通过在MPPT控制环节输出电压上加入补偿量的方式，实现了对光伏电池功率的降功率调节。其提高光伏电池调节的灵活度，给予了光伏电池一定的功率调节能力。这些在光伏电池的实际案例中具有重要的工程实践意义。

⒖嘉南

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