MPPT-Algorithmus

Implementieren von Maximum Power Point Tracking-Algorithmen für Photovoltaiksysteme, die MATLAB und Simulink verwenden

Maximum Power Point Tracking (MPPT) ist ein in Photovoltaik-Invertern (PV) implementierter Algorithmus zur kontinuierlichen Anpassung der Impedanz einer Solaranlage, damit das PV-System unter variierenden Bedingungen wie sich ändernder Sonnenbestrahlung, Temperatur und Last am oder nahe am Spitzenleistungspunkt des Solarmoduls betrieben wird.

Ingenieure, die Solar-Inverter entwickeln, implementieren MPPT-Algorithmen, um mit PV-Systemen maximal viel Strom zu erzeugen. Die Algorithmen steuern die Spannung, um zu gewährleisten, dass das System am „maximalen Leistungspunkt“ (oder bei Spitzenspannung) auf der Stromspannungskurve betrieben wird, wie nachstehend dargestellt.

MPPT-Algorithmen werden in der Regel in Controller-Designs für PV-Systeme verwendet. Die Algorithmen berücksichtigen Faktoren wie variable Sonnenbestrahlung und Temperatur, um zu gewährleisten, dass das PV-System jederzeit maximal viel Strom erzeugt.

Stromspannungskurve mit I-V- und P-V-Merkmalen einer Photovoltaikanlage.

Die drei gebräuchlichsten MPPT-Algorithmen sind:

  1. Störung und Beobachtung (Perturbation and Observation, P&O): Dieser Algorithmus stört die Betriebsspannung, um eine maximale Leistung zu gewährleisten. Obgleich es mehrere fortgeschrittene und stärker optimierte Varianten dieses Algorithmus gibt, wird nachstehend ein grundlegender P&O MPPT-Algorithmus dargestellt.

Grundlegender P&O-Algorithmus.

  1. Inkrementeller Übergangsleitwert: Dieser nachstehend dargestellte Algorithmus vergleicht den inkrementellen Übergangsleitwert mit dem spontanen Übergangsleitwert in einem PV-System. Je nach Ergebnis wird dann die Spannung erhöht oder verringert, bis der maximale Leistungspunkt (Maximum Power Point, MPP) erreicht wird. Im Gegensatz zum P&O-Algorithmus bleibt die Spannung konstant, sobald der MPP erreicht wird.

Algorithmus zum inkrementellen Übergangsleitwert.

  1. Fraktionale Leerlaufspannung: Dieser Algorithmus basiert auf dem Prinzip, dass die Maximum Power Point-Spannung stets ein konstanter Bruchteil der Leerlaufspannung ist. Die Leerlaufspannung der Module der Photovoltaik-Anlage wird gemessen und als Input für den Controller verwendet.
  2. MATLAB® und Simulink® können als Plattformen für die Implementierung dieser Algorithmen genutzt werden.

10 Möglichkeiten zur Beschleunigung des Reglerentwurfs für Stromversorgungen mit Simulink

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