1. Einleitung Die Stromerzeugung durch Photovoltaik ist eine Technologie, die Sonnenenergie nutzt, um Lichtenergie in Elektrizität umzuwandeln. Um in einem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem die maximale Stromerzeugungsleistung zu erzielen, ist es notwendig, die Veränderung der Sonnenstrahlungsintensität in Echtzeit zu verfolgen und den Betriebszustand des Photovoltaikmoduls so anzupassen, dass es in der Nähe des maximalen Leistungspunkts bleibt. In diesem Dokument werden das Prinzip und die Anwendung des Algorithmus zur Verfolgung des maximalen Leistungspunkts für die Stromerzeugung durch Photovoltaik vorgestellt.
2. Prinzip des Maximum Power Point Tracking-Algorithmus
In einem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem hängt die Ausgangsleistung des Photovoltaikmoduls von seinem Betriebspunkt ab. Der Betriebspunkt wird durch Spannung und Strom der Komponente bestimmt. Daher kann die maximale Stromerzeugungseffizienz erreicht werden, indem der Betriebszustand der Komponente so angepasst wird, dass sie in der Nähe des maximalen Leistungspunkts arbeitet.
Der Algorithmus zur Verfolgung des maximalen Leistungspunkts wird realisiert, indem die Sonnenstrahlungsintensität in Echtzeit überwacht und der Betriebszustand des Moduls entsprechend den Überwachungsergebnissen angepasst wird. Häufig verwendete Algorithmen zur Verfolgung des maximalen Leistungspunkts sind die folgenden:
2.1 Perturb and Observe (P&O)-Algorithmus Der
P&O-Algorithmus ist ein einfacher und weit verbreiteter Algorithmus zur Verfolgung des maximalen Leistungspunkts. Das Prinzip besteht darin, den maximalen Leistungspunkt zu bestimmen, indem der Betriebszustand der Komponente kontinuierlich gestört und dann die Leistungsänderung beobachtet wird.
Die einzelnen Schritte sind die folgenden:
1. Initialisieren Sie den Betriebszustand, einschließlich Spannung und Strom.
2. Aktuelle Leistung messen.
3. Erhöhen oder verringern Sie den Spannungs- oder Stromwert und messen Sie die neue Leistung.
4. Vergleichen Sie die alte und die neue Leistung. Wenn die neue Leistung größer als die alte Leistung ist, erhöhen oder verringern Sie den Spannungs- oder Stromwert weiter. Wenn die neue Leistung kleiner als die alte Leistung ist, ändern Sie die Richtung und verringern Sie die Schrittweite.
5. Wiederholen Sie die Schritte 3 und 4, bis der Maximalleistungspunkt erreicht ist.
Der P&O-Algorithmus ist einfach und leicht zu implementieren, aber da er auf der lokalen Suchmethode beruht, wird er leicht durch Rauschen und Schatten gestört.
2.2 Inkrementelle Leitfähigkeit (INC)-Algorithmus
Der INC-Algorithmus ist ein Maximalleistungspunkt-Tracking-Algorithmus, der auf der Differenzialmethode basiert. Das Prinzip besteht darin, das Maximalleistungspunkt-Tracking durch Anpassen des Arbeitszustands entsprechend den Admittanzeigenschaften der Komponente zu erreichen.
Die einzelnen Schritte sind wie folgt:
1. Initialisieren Sie den Arbeitszustand, einschließlich Spannung und Strom.
2. Messen Sie die aktuelle Ausgangsleistung und Admittanz.
3. Passen Sie den Arbeitszustand entsprechend dem Vergleich zwischen der aktuellen und der vorherigen Admittanz an:
- Wenn die Admittanz steigt, wird der Spannungs- oder Stromwert erhöht;
- Wenn die Admittanz verringert wird, verringert sich der Spannungs- oder Stromwert;
- Wenn die Admittanz unverändert bleibt, behalten Sie den aktuellen Betriebszustand bei.
4. Wiederholen Sie die Schritte 2 und 3, bis der Punkt maximaler Leistung erreicht ist.
Im Vergleich zum P&O-Algorithmus hat der INC-Algorithmus eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit und eine bessere Stabilität, weist jedoch auch eine gewisse Rechenkomplexität auf.
3. Anwendung des Algorithmus zur Nachverfolgung des Punkts maximaler Leistung
Der Algorithmus zur Nachverfolgung des Punkts maximaler Leistung wird häufig in Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen eingesetzt, um die Stromerzeugungseffizienz zu verbessern und Energieverluste zu verringern. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für den Algorithmus zur Nachverfolgung des Punkts maximaler Leistung in der Praxis:
3.1 Photovoltaik-Kraftwerk
Photovoltaik-Kraftwerke sind die am häufigsten verwendeten Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme. In Photovoltaik-Kraftwerken kann durch die Verwendung des Algorithmus zur Nachverfolgung des Punkts maximaler Leistung der Betriebszustand der Komponente in Echtzeit angepasst werden, sodass sie immer in der Nähe des Punkts maximaler Leistung arbeitet. Dies verbessert nicht nur die Stromerzeugungseffizienz, sondern verlängert auch die Lebensdauer der Komponente.
3.2 Photovoltaik-Straßenlaternen
Photovoltaik-Straßenlaternen sind Geräte, die Sonnenenergie zur Beleuchtung nutzen. Durch den Einsatz des Maximum Power Point Tracking Algorithmus kann sichergestellt werden, dass Photovoltaik-Straßenlaternen bei Veränderungen der Sonneneinstrahlungsintensität immer mit maximaler Leistung arbeiten und so für eine längere Leuchtdauer sorgen.
3.3 Photovoltaik-Batterieladegerät
Ein Photovoltaik-Batterieladegerät ist ein Gerät, das Sonnenenergie zum Laden von Batterien nutzt. Durch die Verwendung des Maximum Power Point Tracking-Algorithmus kann der Betriebszustand des Ladegeräts in Echtzeit angepasst werden, damit es immer mit maximaler Leistung arbeitet und so die Ladeeffizienz verbessert wird.
4. Fazit
Der Maximum Power Point Tracking-Algorithmus der Photovoltaik-Stromerzeugung ist eine wichtige Technologie, die in Photovoltaik-Stromerzeugungssystemen eine Schlüsselrolle spielt. In diesem Dokument werden zwei gängige Maximum Power Point Tracking-Algorithmen vorgestellt: der P&O-Algorithmus und der INC-Algorithmus, und ihre Anwendung in verschiedenen Anwendungsszenarien.
Mit dem technologischen Fortschritt und der steigenden Nachfrage nach erneuerbarer Energie wird der Maximum Power Point Tracking-Algorithmus weiter verbessert und optimiert. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Genauigkeit und Stabilität des Algorithmus können die Effizienz und Zuverlässigkeit des Photovoltaik-Stromerzeugungssystems weiter verbessert werden.
