專利名稱：基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)的電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說，涉及到一種基于改進(jìn)步長的雙模式MPPT控制方法。
背景技術(shù)：
新能源的開發(fā)和利用是當(dāng)今世界的一大熱點(diǎn)，而太陽能作為一種清潔高效的可再生綠色能源成為了發(fā)展新能源的首選。太陽能光伏發(fā)電也成為了近年來迅速發(fā)展的新興能源產(chǎn)業(yè)。在太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，需要使用太陽能光伏并網(wǎng)逆變器將太陽能電池發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化成與電網(wǎng)相同頻率相同相位的輸出交流電，同時(shí)還要對(duì)太陽能電池輸出的電 進(jìn)行優(yōu)化。但是由于太陽能電池的非線性特性，如圖I所示，光伏電池的輸出特性曲線。(a)圖表示在光照強(qiáng)度不變，不同溫度下光伏陣列的P— U特性，在不同溫度下能夠達(dá)到最大功率的大小和此時(shí)的電壓值都是不同的，達(dá)到某個(gè)峰值后功率便會(huì)隨之下降。(b)圖表示在溫度不變，不同光照強(qiáng)度下光伏陣列的P— U特性，在不同光照強(qiáng)度下光伏電池所能達(dá)到的最大功率和達(dá)到最大功率時(shí)的電壓都是不同的，而且隨著光照強(qiáng)度的增加最大功率也會(huì)隨之增大。而且光伏陣列的輸出電流和電壓不僅受到外部環(huán)境如光強(qiáng)、溫度的影響，還會(huì)受到其內(nèi)部負(fù)載情況的影響，所以光伏電池的輸出功率是隨時(shí)變化的。只有當(dāng)工作在最大功率點(diǎn)處時(shí)，電能的利用率才能達(dá)到最高。否則就會(huì)降低整個(gè)太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率。無論當(dāng)外部環(huán)境怎樣變化，而太陽能光伏陣列可以時(shí)刻工作在最大功率點(diǎn)處，才能最大效率的利用太陽能。常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方案有固定電壓法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法、短路電流法等多種方案，但這些方案在系統(tǒng)的穩(wěn)定性，反應(yīng)速度和擾動(dòng)步長方面都存在缺陷。特別是擾動(dòng)步長是不可變的，設(shè)置過長難以精準(zhǔn)的達(dá)到最大功率點(diǎn)，過短時(shí)又延長了達(dá)到最大功率點(diǎn)處時(shí)的時(shí)間，同樣會(huì)降低系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是快速、穩(wěn)定的跟蹤到最大功率點(diǎn)，并減小在最大功率點(diǎn)附近的振蕩，提聞太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率，提供一種基于改進(jìn)步長的雙1旲式最大功率點(diǎn)跟蹤方法。本發(fā)明提供的基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方法，是通過電壓采樣電路和電流采樣電路組成的硬件部分，再結(jié)合改進(jìn)步長的最大功率點(diǎn)跟蹤方法實(shí)現(xiàn)；基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方案首先采用固定電壓法結(jié)合電導(dǎo)增量法的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方案，先用固定電壓法快速采集到當(dāng)前的輸出電壓V和輸出電流I，再用電導(dǎo)增量法跟蹤最大功率點(diǎn)，不僅加快了速度還增加了穩(wěn)定性；具體步驟包括第I、通過電壓采樣電路和電流采樣電路分別對(duì)光伏陣列的輸出電壓和輸出電流進(jìn)行采樣；第2、將采樣得到的電壓值和電流值傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)部，利用公式
權(quán)利要求
1.基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于該方案通過電壓采樣電路和電流采樣電路組成的硬件部分，再結(jié)合改進(jìn)步長的最大功率點(diǎn)跟蹤方法實(shí)現(xiàn)；基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方案首先采用固定電壓法結(jié)合電導(dǎo)增量法的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方案，先用固定電壓法快速采集到當(dāng)前的輸出電壓V和輸出電流I，再用電導(dǎo)增量法跟蹤最大功率點(diǎn)，不僅加快了速度還增加了穩(wěn)定性；具體步驟包括 第I、通過電壓采樣電路和電流采樣電路分別對(duì)光伏陣列的輸出電壓和輸出電流進(jìn)行采樣； 第2、將采樣得到的電壓值和電流值傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)部，利用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方法中采用單片機(jī)STC12C5608AD，使用該單片機(jī)內(nèi)部A/D模塊采樣輸出電壓值和電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的電壓采樣電路的電壓傳感器采用LEM公司的LVlOO。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的電流采樣電路的電流傳感器采用LEM公司的LA58-P，電流采樣電路對(duì)采樣電阻R2兩端的電壓進(jìn)行采樣，放大后輸送到單片機(jī)內(nèi)部A/D模塊得到采樣的電流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于第2步所述的擾動(dòng)步長是可變的，根據(jù)不同時(shí)刻的輸出電壓V與最大功率處電壓Vmax的大小關(guān)系，然后利用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 第3步所述將當(dāng)前的輸出功率與前一時(shí)刻的輸出功率相比較是指，當(dāng)工作點(diǎn)離最大功率點(diǎn)越遠(yuǎn)時(shí)，即最大功率處電壓Vmax與輸出電壓V差越大時(shí)，計(jì)算出步長Ad越大，既步長加大，跟蹤速度加快；當(dāng)工作在最大功率點(diǎn)附近時(shí)，即最大功率處電壓Vmax與輸出電壓V差越小時(shí),計(jì)算出步長Λ d越小，即步長減小,跟蹤速度減慢，以此來逐漸靠近最大功率點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是基于改進(jìn)步長的雙模式最大功率點(diǎn)跟蹤方法，如附圖
為最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的控制原理圖，由光伏陣列、電流采樣、電壓采樣、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、電阻、電容、二極管、開關(guān)管構(gòu)成，各部分通過導(dǎo)線相連。電壓采樣電路和電流采樣電路分別采樣光伏陣列當(dāng)前的輸出電壓和輸出電流，將采樣到的數(shù)據(jù)提供給單片機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算出當(dāng)下每一時(shí)刻擾動(dòng)步長的大小和擾動(dòng)方向，以此來控制太陽能光伏陣列的輸出功率，再通過開關(guān)管調(diào)節(jié)PWM的占空比使光伏陣列一直工作在最大功率點(diǎn)處。此方法具有速度快，穩(wěn)定性好，精確度高等特點(diǎn)，使光伏陣列的輸出功率一直趨于最大點(diǎn)處，提高了太陽能光伏發(fā)電的效率。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102880224SQ201210414400
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者袁其平, 劉玉飛, 范立潔, 遲婷婷, 徐正文 申請人:天津理工大學(xué)