基于dsp的太陽能光伏充電樁的mppt控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源汽車及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于DSP(Digital SignalProcessing，數(shù)字信號處理）的太陽能光伏充電粧的MPPT(MaximumPowerPoint Tracking，最大功率點跟蹤）控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石燃料的日漸枯竭及生態(tài)環(huán)境的日益惡化，開發(fā)利用無污染的新型可替代 能源已經(jīng)是大勢所趨。太陽能作為取之不盡用之不竭、近乎無污染的優(yōu)點受到世界各國的 關(guān)注和支持。太陽能有多種利用方式，光伏發(fā)電是有效利用太陽能資源的途徑之一，近年 來受到了世界各國的高度重視并得到了快速的發(fā)展。目前，光伏發(fā)電面臨的主要問題之一 就是轉(zhuǎn)換效率低。解決這一問題的途徑之一就是在光伏發(fā)電過程中進行最大功率點跟蹤。 但由于，太陽能光伏陣列的輸出特性具有非線性的特點，并且輸出受太陽幅照度，環(huán)境溫度 和負載影響，只有在某一輸出電壓值時，光伏陣列的輸出功率才能達到最大值，這時光伏陣 列的工作點就達到了輸出功率電壓曲線的最高點，稱之為最大功率點（MPP-maximumpower point)。為了提高太陽能轉(zhuǎn)化效率，就必須使系統(tǒng)保持運行在PV面板最大功率點附近。
[0003]目前，市場上常用的最大功率跟蹤方法是電導(dǎo)增量法，其跟蹤穩(wěn)定，不存在最大功 率點附近振蕩問題、對最大功率點的計算更加精確、減少能量損失和發(fā)電效率更高等優(yōu)點。 但傳統(tǒng)的電導(dǎo)增量法的計算過程很是復(fù)雜，對硬件要求很高，跟蹤相應(yīng)速度不是很快。系統(tǒng) 的跟蹤步長和初值的設(shè)定都會對最大功率跟蹤產(chǎn)生很大的影響。因此，研究如何使電導(dǎo)增 量法和電路更好地結(jié)合，使其計算過程簡化，是十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 由于傳統(tǒng)的電導(dǎo)增量法的計算過程很是復(fù)雜，對硬件要求很高，跟蹤相應(yīng)速度不 是很快，且系統(tǒng)的跟蹤步長和初值的設(shè)定都會對最大功率跟蹤產(chǎn)生很大的影響。因而，需要 更好地運用電路和電導(dǎo)增量法的結(jié)合使其更好的追蹤最大功率點，本發(fā)明所要解決的技術(shù) 問題是提供一種基于DSP的太陽能光伏充電粧的MPPT控制方法，其具有相應(yīng)速度快、程序 簡單、跟蹤準確、硬件采樣電路簡單等優(yōu)點。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于DSP的太陽能光伏充電粧的MPPT控 制方法，其特征在于，其包括以下步驟：電壓采樣電路實時采樣蓄電池當前的充電電壓和充 電電流；電壓采樣電路的采樣結(jié)果被送至DSP控制回路；同時對光伏電池板的輸出電壓及 電流進行十二位ADC采樣，實現(xiàn)PV輸出功率的高精度測量，提高MPPT的跟蹤精度，經(jīng)DSP 運算后對開關(guān)管通斷進行PWM控制；并在輔助軟開關(guān)Boost主回路基礎(chǔ)上實施MPPT控制算 法。
[0006]優(yōu)選地，所述MPPT控制算法的流程如下：輸入電壓的增量和占空比的增量的比值 與這一時刻輸入電壓和占空比呈一定的比例關(guān)系，電壓擾動方向可通過其比值的大小而確 定；若dlVdD= -IV(I-D)，則說明光伏電池的工作狀態(tài)已處于MPP上；如果ClU1MK-U1/ (I-D)，則說明光伏電池工作在最大功率點的右邊，需通過負向擾動，使其工作點向左移動， 慢慢靠近MPP;如果ClU1AlDyuya-D)，則說明光伏電池工作狀態(tài)處于最大工作點的左邊， 需通過正向擾動，使其工作點向右移動，慢慢靠近MPP。
[0007] 優(yōu)選地，所述輔助軟開關(guān)Boost主回路包括第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管、第 三功率開關(guān)管、升壓電感、輔助電感、第一功率二極管、第二功率二極管、第三功率二極管、 第四功率二極管、第一濾波電容、第二濾波電容、BUS電容、第一繼電器和繼電器，升壓電感 的一端與第一濾波電容的一端連接后與一塊光伏電池板的正極連接，第一濾波電容的另一 端與光伏電池板的負極連接，升壓電感的另一端與第一功率開關(guān)管的集電極、輔助電感的 一端、第二濾波電容的一端、第一功率二極管的陽極連接，第一功率開關(guān)管的發(fā)射極與光伏 電池板的負極連接，輔助電感的另一端與第二功率開關(guān)管的集電極、第三功率二極管的陽 極連接，第二功率開關(guān)管的發(fā)射極與光伏電池板的負極連接，第三功率二極管的陰極與第 二濾波電容的另一端、第二功率二極管的陽極連接，第二功率二極管的陰極與第一功率二 極管的陰極、BUS電容的正極、第三功率開關(guān)管的集電極連接，BUS電容的負極與光伏電池 板的負極連接，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極與第四功率二極管的陽極連接，第四功率二極管 的陰極與第一繼電器的一端連接，第一繼電器的另一端與蓄電池正極連接，第二繼電器的 一端與光伏電池板的負極連接，第二繼電器的另一端與蓄電池的負極連接。
[0008] 本發(fā)明的積極進步效果在于：（1)本發(fā)明解決了擾動觀察法存在的最大功率點附 近的振蕩問題，只要P-U曲線具有唯一最高點，就能準確地實現(xiàn)跟蹤；(2)跟蹤更加快速、穩(wěn) 定，能夠有效地提高光伏發(fā)電效率；（3)本發(fā)明方法計算過程簡單，只需對電壓一個模擬量 進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，與電導(dǎo)增量法步長設(shè)置相同的情況下，響應(yīng)速度更快、精度更高等特點。
【附圖說明】
[0009] 通過下面結(jié)合附圖對其示例性實施進行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點將會變得 更加清楚和容易理解。
[0010] 圖1為本發(fā)明的Boost主回路拓撲結(jié)構(gòu)。
[0011] 圖2為本發(fā)明的基于Boost主回路的MPPT程序流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 以下結(jié)合附圖對基于DSP的太陽能充電粧的MPPT控制方法的【具體實施方式】進行 詳細的說明。
[0013] 本發(fā)明基于DSP的太陽能光伏充電粧的MPPT控制方法包括以下步驟：電壓采 樣電路實時采樣蓄電池當前的充電電壓和充電電流；電壓采樣電路的采樣結(jié)果被送至 DSP控制回路；同時對光伏電池板的輸出電壓及電流進行十二位ADC(Analog-to-Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）采樣，實現(xiàn)PV(Photovoltaic，即太陽能電池板）輸出功率的高精 度測量，提高MPPT的跟蹤精度，經(jīng)DSP運算后對開關(guān)管通斷進行PffM控制；并在輔助軟開關(guān) Boost主回路基礎(chǔ)上實施MPPT控制算法。
[0014]MPPT控制算法的流程如下：輸入電壓的增量和占空比的增量的比值與這一時刻 輸入電壓和占空比呈一定的比例關(guān)系，電壓擾動方向可通過其比值的大小而確定；若ClU1/ dD= -U1Al-D)(其中1^表示輸入電壓的增量，D表示占空比的比值），則說明光伏電池的 工作狀態(tài)已處于MPP上；如果ClUycUK-U1Al-D)，則說明光伏電池工作在最大功率點的右 邊，需通過負向擾動，使其工作點向左移動，慢慢靠近MPP(MaximumPowerPoint，最大功率 點）；如果duydDyuya-D)，則說明光伏電池工作狀態(tài)處于最大工作點的左邊，需通過正 向擾動，使其工作點向右移動，慢慢靠近MPP。
[0015]參見圖1所示，本發(fā)明中的輔助軟開關(guān)Boost主回路包括第一功率開關(guān)管Ql、第二 功率開關(guān)管Q2、第三功率開關(guān)管Q3、升壓電感LU輔助電感L2、第一功率二極管D1、第二功 率二極管D2、第三功率二極管D3、第四功率二