3BSE018161RI

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：祖巧麗

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MPPT是逆變器非常核心的技術(shù)，MPPT電壓在進(jìn)行光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)一項(xiàng)非常關(guān)鍵的參數(shù),首先我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下什么是MPPT:

MPPT控制器的全稱“zui大功率點(diǎn)跟蹤”（Maximum Power Point Tracking）太陽(yáng)能控制器，是傳統(tǒng)太陽(yáng)能充放電控制器的升級(jí)換代產(chǎn)品。MPPT控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)太陽(yáng)能板的發(fā)電電壓，并追蹤zui高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以zui大功率輸出對(duì)蓄電池充電。應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)太陽(yáng)能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作，是光伏系統(tǒng)的大腦。

zui大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)是一種通過(guò)調(diào)節(jié)電氣模塊的工作狀態(tài)，使光伏板能夠輸出更多電能的電氣系統(tǒng)能夠?qū)⑻?yáng)能電池板發(fā)出的直流電有效地貯存在蓄電池中，可有效地解決常規(guī)電網(wǎng)不能覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)及旅游地區(qū)的生活和工業(yè)用電，不產(chǎn)生環(huán)境污染。

MPPT的作用是什么？

由于太陽(yáng)能電池收到光強(qiáng)以及環(huán)境等外界因素的影響，其輸出功率是變化的，光強(qiáng)發(fā)出的電就多，帶MPPTzui大功率跟蹤的逆變器就是為了充分的利用太陽(yáng)能電池，使之運(yùn)行在zui大功率點(diǎn)。也就是說(shuō)在太陽(yáng)輻射不變的情況下，有MPPT后的輸出功率會(huì)比有MPPT前的要高，這就是MPPT的作用所在。

就假設(shè)說(shuō)MPPT還沒(méi)開(kāi)始跟蹤，這時(shí)組件輸出電壓是500V，然后MPPT開(kāi)始跟蹤之后，就開(kāi)始通過(guò)內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)回路上的電阻，以改變組件輸出電壓，同時(shí)改變輸出電流，一直到輸出功率zui大(假設(shè)是550Vzui大)，此后就不斷得跟蹤，這樣一來(lái)也就是說(shuō)在太陽(yáng)輻射不變的情況下，組件在550V的輸出電壓情況，輸出功率會(huì)比500V時(shí)要高，這就是MPPT的作用。

zui大功率點(diǎn)跟蹤的原理

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前太陽(yáng)能電池陣列的MPPT控制一般是通過(guò)DC/DC變換電路來(lái)完成的。其原理框圖如下圖所示。

光伏電池陣列與負(fù)載通過(guò)DC/DC電路連接，zui大功率跟蹤裝置不斷檢測(cè)光伏陣列的電流電壓變化，并根據(jù)其變化對(duì)DC/DC變換器的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)。

MPPT系統(tǒng)原理框圖

對(duì)于線性電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)負(fù)載電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源即有zui大功率輸出。雖然光伏電池和DC/DC轉(zhuǎn)換電路都是強(qiáng)非線性的，然而在極短的時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為是線性電路。因此，只要調(diào)節(jié)DC-DC轉(zhuǎn)換電路的等效電阻使它始終等于光伏電池的內(nèi)阻，就可以實(shí)現(xiàn)光伏電池的zui大輸出，也就實(shí)現(xiàn)了光伏電池的MPPT。

MPPT的算法

目前，光伏陣列的zui大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已有了一定的研究，發(fā)展出各種控制方法常，常用的有一下幾種：恒電壓跟蹤法(Constant Voltage Tracking簡(jiǎn)稱CVT)、干擾觀察法(Perturbation And Observationmethod簡(jiǎn)稱P&O)、增量電導(dǎo)法(Incremental Conductancemethod簡(jiǎn)稱INC)、基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法等等。(這些算法只能用在無(wú)遮擋的條件下)

1）單峰值功率輸出的MPPT的算法

目前，在無(wú)遮擋條件下，光伏陣列的zui大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的控制方法常用的有以下幾種：

恒電壓跟蹤法(Constant Voltage Tracking簡(jiǎn)稱CVT)

干擾觀察法(Perturbation And Observationmethod簡(jiǎn)稱P&O)

增量電導(dǎo)法(Incremental Conductancemethod簡(jiǎn)稱INC)

基于梯度變步長(zhǎng)的電導(dǎo)增量法，等等。

2）多峰值功率輸出MPPT算法

普通的zui大功率跟蹤算法，如擾動(dòng)觀測(cè)發(fā)和電導(dǎo)增量法在一片云彩的遮擋下就有可能失效，不能實(shí)現(xiàn)真正意義的zui大功率跟蹤。目前，上也有人提出了多峰值的MPPT算法，主要包含如下三種：

結(jié)合常規(guī)算法的復(fù)合MPPT算法

Fibonacci法

短路電流脈沖法

總結(jié)：

目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了逆變器多MPPT通道的重要性，多MPPT的組串逆變器已經(jīng)被廣泛的認(rèn)可。

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工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的堅(jiān)強(qiáng)利器：DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)，根據(jù)百科解釋它是一類分散控制系統(tǒng)，更適用于一些大型生產(chǎn)行業(yè)，比如說(shuō)化工、火電場(chǎng)等。目前，它在我國(guó)的應(yīng)用主要是集中在一些大型火電項(xiàng)目。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)在原來(lái)DDC直接數(shù)字控制技術(shù)自行研發(fā)和工控機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在對(duì)國(guó)外DCS的工程應(yīng)用及技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，逐漸形成了獨(dú)立自主的DCS產(chǎn)業(yè)，特別是在大型火力發(fā)電廠中的應(yīng)用國(guó)產(chǎn)DCS已取得了可喜的業(yè)績(jī)。

分布式DCS控制系統(tǒng)市場(chǎng)在經(jīng)歷了2009年和2010年金融危機(jī)和經(jīng)濟(jì)衰退的嚴(yán)重影響后，從去年開(kāi)始復(fù)蘇。根據(jù)ARC發(fā)布的《分布式控制系統(tǒng)市場(chǎng)研究報(bào)告》，傳統(tǒng)重型流程工業(yè)新項(xiàng)目2011年的銷(xiāo)售訂單在2012年轉(zhuǎn)變?yōu)闋I(yíng)收，推動(dòng)DCS市場(chǎng)發(fā)展到一個(gè)新高峰。發(fā)電和油氣的垂直行業(yè)發(fā)展尤為迅猛。這些垂直行業(yè)內(nèi)在DCS*zui大，從而推動(dòng)DCS市場(chǎng)整體向前發(fā)展。金屬和采礦行業(yè)雖然規(guī)模不大，但發(fā)展速度同樣大大高于平均水平。其中在拉美及亞洲地區(qū)電力行業(yè)DCS系統(tǒng)市場(chǎng)反彈成為明顯，而西歐及北美地區(qū)而增長(zhǎng)緩慢，ARC預(yù)計(jì)這一情況將持續(xù)到2017年。

現(xiàn)在就中國(guó)市場(chǎng)而言，我國(guó)從80年代引入DCS系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)30多年來(lái)的快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)也取得相對(duì)喜人的市場(chǎng)成績(jī)。

業(yè)內(nèi)人士表示，通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，當(dāng)前已投運(yùn)的國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)與進(jìn)口產(chǎn)品比較綜合性能差距不大，各類全封閉設(shè)計(jì)模件具有免維護(hù)性能，總的I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)用也達(dá)到15000多點(diǎn)以上;軟件全在WINDOWS平臺(tái)運(yùn)行，界面友好，組態(tài)修改方便，全中文環(huán)境，易與理解和掌握，應(yīng)用功能基本包括了電廠的全部需求。這表明DCS設(shè)計(jì)制造、性能參數(shù)方面均能滿足當(dāng)前我國(guó)火電機(jī)組建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。經(jīng)過(guò)近幾年持續(xù)的對(duì)進(jìn)口DCS系統(tǒng)的消化吸收、自身研發(fā)與努力，國(guó)產(chǎn)分散控制系統(tǒng)已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展。特別是在幾大發(fā)電集團(tuán)的支持下，國(guó)產(chǎn)DCS的性能與功能和質(zhì)量可靠性都已得到了快速提升。

經(jīng)過(guò)接近10年的高速發(fā)展期，國(guó)產(chǎn)DCS的*進(jìn)一步提高，DCS供應(yīng)商之間競(jìng)爭(zhēng)加劇。國(guó)內(nèi)DCS廠家的經(jīng)營(yíng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)力進(jìn)一步增強(qiáng)。與國(guó)外DCS*相比，國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)營(yíng)規(guī)模還有待提高，系統(tǒng)的功能性還需要進(jìn)一步提升，特別是成套系統(tǒng)供貨能力、整體解決方案(TotalSolution)提供能力、高可靠性、高安全性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造能力和新產(chǎn)品、新技術(shù)的創(chuàng)新能力等方面，還需要大幅度的提高。

不過(guò)受金融危機(jī)，落后產(chǎn)能等諸多因素影響，DCS的主要應(yīng)用領(lǐng)域(如石化、化工、電力、冶金等行業(yè))都受到了不同的影響，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)逐步向全工業(yè)范圍(如市政、食品、建材、環(huán)保、交通等)擴(kuò)展。

如今，發(fā)達(dá)國(guó)家以美國(guó)為首;發(fā)展中國(guó)家以中國(guó)為首，都基于各自的經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求正在推動(dòng)國(guó)內(nèi)工來(lái)制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家是以避免經(jīng)濟(jì)發(fā)展空心化為基本前提，為經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇提供源動(dòng)力，大力提倡*術(shù)產(chǎn)業(yè)，即然是高新高科技，那么自動(dòng)化生產(chǎn)*，促使國(guó)內(nèi)包括DCS系統(tǒng)在內(nèi)自動(dòng)化行業(yè)快速增長(zhǎng)。發(fā)展中國(guó)家則是以提供行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化為基本前提，努力從人力密集型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r中解放出來(lái)，并從制造根本上提高生產(chǎn)技術(shù)，為之后的化產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)提供充兄的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，同樣的道理，在此過(guò)程中發(fā)展中國(guó)家對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)的需求更甚于前者。

從范圍來(lái)看，2012年DCS系統(tǒng)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，市場(chǎng)營(yíng)收超過(guò)2008年的峰值，但ARC預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將會(huì)回落至平緩的正常水平，未來(lái)五年(2011-2016)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為3%至4%。雖然從2011年末期到2012年，大部分DCS供應(yīng)商的訂單率都非常高，但預(yù)計(jì)2013年的銷(xiāo)售訂單會(huì)減少。不過(guò)由于DCS市場(chǎng)的項(xiàng)目集中度高，從訂單到變成營(yíng)收一般需要近九個(gè)月，ARC預(yù)計(jì)2013年DCS營(yíng)收的增長(zhǎng)率可以達(dá)到平均水平。