一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，包括光伏发电模块、DC/DC转换器、脉宽调制模块及控制模块，光伏发电模块与DC/DC转换器、脉宽调制模块依次串联，控制模块包括有单片机、初始值设置单元、脉宽调制驱动模块、电压采集单元、电流采集单元、功率计算单元、判断单元、存储器、占空比计算单元；初始值设置单元用以设置脉宽调制模块的占空比的初始值，电压采集单元用以采集DC/DC转换器输出的电压，电流采集单元用以采集流过脉宽调制模块的电流，功率计算单元用以计算在不同占空比下的输出功率，判断单元用以判断在不同占空比下的输出功率大小，并不断的调整占空比直到找到最大输出功率点对应的占空比输出。

MPPT control method and system for collecting photovoltaic power generation energy

The present invention provides a method for the MPPT control system for collecting photovoltaic energy, including photovoltaic power generation module, DC/DC converter, pulse width modulation module and a control module, PV module and DC/DC converter, PWM module series, control module comprises a microcontroller, the initial value setting unit, PWM drive module, voltage and current sampling unit acquisition unit, power unit, memory, judgment of the duty ratio calculation unit, calculation unit; initial value setting unit for setting the pulse width modulation module for the initial ratio of the null voltage collecting unit for collecting the voltage output of the DC/DC converter, current acquisition unit is used to collect current flowing through the pulse width modulation module, power calculation the unit is used to calculate in different duty ratio of output power, the judgment unit is used to judge the different duty ratio. Output power, and constantly adjust the duty cycle until the maximum output power point corresponding to the duty cycle output.

【技术实现步骤摘要】
一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法及系统
本专利技术涉及一种光伏发电，特别涉及一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法及系统。
技术介绍
MPPT控制器主要功能：检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。扰动电阻R和MOSFET串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率(MaximumPowerPoint，简称MPP)。就目前的最大功率点跟踪(MPPT)方法而言，基本上都存在一定的不足，例如存在功率振荡和误判，使得检测的准确度较低。而为了获得较高的检测精度就需要增加额外的检测设备，从而导致了成本的增加等等。例如固定电压法，虽控制简单但是控制精度低，且仅适用于功率较小、日照情况稳定的场合。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法及系统，该系统可提供更有效的控制方法找到最大功率输出点。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，包括光伏发电模块、DC/DC转换器、脉宽调制模块及控制模块，所述光伏发电模块与DC/DC转换器、所述脉宽调制模块依次串联，所述控制模块包括有单片机、初始值设置单元、脉宽调制驱动模块、电压采集单元、电流采集单元、功率计算单元、判断单元、存储器、占空比计算单元；所述初始值设置单元、所述脉宽调制驱动模块、所述电压采集单元、所述电流采集单元、所述功率计算单元、所述判断单元、所述存储器及所述占空比计算单元分别电连接所述单片机，所述脉宽调制驱动模块与所述脉宽调制模块电连接；所述初始值设置单元用以设置脉宽调制模块的占空比的初始值，所述电压采集单元用以采集DC/DC转换器输出的电压，所述电流采集单元用以采集流过所述脉宽调制模块的电流，所述功率计算单元用以计算在不同占空比下的输出功率，所述判断单元用以判断在不同占空比下的输出功率大小，并不断的调整占空比直到找到最大输出功率点对应的占空比输出。一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：S1，初始化脉宽调制模块的占空比D(n-1)、D(n)、D(n+1)为40％、50％、60％及初始化i＝0，并采集DC/DC转换器的输出电压及脉宽调制模块的电流，计算出不同占空比下的输出功率值P(n-1)、P(n)、P(n+1)；S2，判断P(n-1)<P(n)<P(n+1)吗？，若P(n-1)<P(n)<P(n+1)则进入步骤S3,若否则进入S4,S3，设置P(n-1)＝P(n),P(n)＝P(n+1)，D(n+1)＝D(n+1)+10％，计算出D(n+1)变化后的P(n+1)，进入S2；S4,判断P(n-1)>P(n)>P(n+1)吗？若P(n-1)>P(n)>P(n+1)则进入S5，若否则进入S6；S5,设置P(n+1)＝P(n)，P(n)＝P(n-1)，D(n-1)＝D(n-1)-10％，计算出D(n-1)变化后的P(n-1)，进入S2；S6，将P(n)存入存储器中，i＝i+1；S7，判断i＝1吗？若等于，则进入S9,若不等于，则进入S8；S8，判断i＝2吗？若等于则进入S10，若不等于则进入S11；S9，计算P(n)对应的D(n)，再将D(n)调整为D(n)＝D(n)+5％，D(n-1)＝D(n)-10％，D(n+1)＝D(n)+10％，计算出P(n-1)、P(n)、P(n+1)，并进入S2；S10,计算P(n)对应的D(n)，再将D(n)调整为D(n)＝D(n)+1％，D(n-1)＝D(n)-10％，D(n+1)＝D(n)+10％，计算出P(n-1)、P(n)、P(n+1)，并进入S2；S11,将P(n)对应的占空比D输出。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过设置脉宽调制模块的不同占空比，并比较在不同占空比下的输出功率值，同时不断调整占空比找到最大输出功率值存入存储器，再输出最大功率值对应的占空比即可实现对光伏发电模块输出功率的扰动，以使光伏发电模块保持输出最大功率。【附图说明】图1是本专利技术用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统的一较佳实施方式的一方块图。图2是本专利技术用于采集光伏发电能量的MPPT控制方法的一较佳实施方式的一部分流程图。图3是图2中A部分的流程图。图4是图3中C部分的流程图。主要元件符号说明光伏发电模块100DC/DC转换器200Mos管300扰动单元312控制模块500单片机初始值设置单元512脉宽调制驱动模块513电压采集单元514电流采集单元515功率计算单元516判断单元517存储器518占空比计算单元519如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。【具体实施方式】请参阅图1，在本专利技术的一较佳实施方式中，一用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统包括有一光伏发电模块100、一DC/DC转换器200、一脉宽调制模块300及一控制模块500。所述光伏发电模块100与DC/DC转换器200、所述脉宽调制模块300依次串联。所述控制模块500包括有一单片机510、一初始值设置单元512、一脉宽调制驱动模块513、一电压采集单元514、一电流采集单元515、一功率计算单元516、一判断单元517、一存储器518、一占空比计算单元519。所述初始值设置单元512、所述脉宽调制驱动模块513、所述电压采集单元514、所述电流采集单元515、所述功率计算单元516、所述判断单元517、所述存储器518及所述占空比计算单元519分别电连接所述单片机510，所述脉宽调制驱动模块513与所述脉宽调制模块300电连接。进一步地，所述脉宽调制模块300包括有一mos管311及一扰动单元312，所述mos管311连接所述DC/DC转换器200与所述扰动单元312。所述光伏发电模块100用以发电，所述DC/DC转换器200为降压型DC/DC转换器，所述扰动单元312可以为一电阻。所述单片机是STM公司基于ARMCortex-M3内核的32位单片机，工作频率可高达72M,相比8/16位单片机处理速度更高效。所述初始值设置单元512用以设置脉宽调制模块300的占空比(D)的初始值，所述电压采集单元514用以采集DC/DC转换器200输出的电压，所述电流采集单元515用以采集流过所述脉宽调制模块300的电流，进一步地，所述电流采集单元515用以采集流过所述扰动单元312的电流，所述功率计算单元516用以计算在不同占空比下的输出功率(P)，所述判断单元517用以判断在不同占空比下的输出功率大小，且不断的调整脉宽调制模块的占空比以找到最大输出功率点存入存储器，并将最大输出功率点对应的占空比输出。例如，所述初始值设置单元512将所述脉宽调制模块300的占空比D(n-1)、D(n)、D(n+1)初始化为40％、5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：包括光伏发电模块、DC/DC转换器、脉宽调制模块及控制模块，所述光伏发电模块与DC/DC转换器、所述脉宽调制模块依次串联，所述控制模块包括有单片机、初始化设置单元、脉宽调制驱动模块、电压采集单元、电流采集单元、功率计算单元、判断单元、存储器、占空比计算单元；所述初始值设置单元、所述脉宽调制驱动模块、所述电压采集单元、所述电流采集单元、所述功率计算单元、所述判断单元、所述存储器及所述占空比计算单元分别电连接所述单片机，所述脉宽调制驱动模块与所述脉宽调制模块电连接；所述初始值设置单元用以设置脉宽调制模块的占空比的初始值，所述电压采集单元用以采集DC/DC转换器输出的电压，所述电流采集单元用以采集流过所述脉宽调制模块的电流，所述功率计算单元用以计算在不同占空比下的输出功率，所述判断单元用以判断在不同占空比下的输出功率大小，且不断的调整脉宽调制模块的占空比以找到最大输出功率点存入存储器，并将最大输出功率点对应的占空比输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：包括光伏发电模块、DC/DC转换器、脉宽调制模块及控制模块，所述光伏发电模块与DC/DC转换器、所述脉宽调制模块依次串联，所述控制模块包括有单片机、初始化设置单元、脉宽调制驱动模块、电压采集单元、电流采集单元、功率计算单元、判断单元、存储器、占空比计算单元；所述初始值设置单元、所述脉宽调制驱动模块、所述电压采集单元、所述电流采集单元、所述功率计算单元、所述判断单元、所述存储器及所述占空比计算单元分别电连接所述单片机，所述脉宽调制驱动模块与所述脉宽调制模块电连接；所述初始值设置单元用以设置脉宽调制模块的占空比的初始值，所述电压采集单元用以采集DC/DC转换器输出的电压，所述电流采集单元用以采集流过所述脉宽调制模块的电流，所述功率计算单元用以计算在不同占空比下的输出功率，所述判断单元用以判断在不同占空比下的输出功率大小，且不断的调整脉宽调制模块的占空比以找到最大输出功率点存入存储器，并将最大输出功率点对应的占空比输出。2.如权利要求1所述的一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：所述DC/DC转换器为降压型DC/DC转换器。3.如权利要求1所述的一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：所述脉宽调制模块包括有mos管及扰动单元，所述mos管连接所述扰动单元与所述DC/DC转换器。4.如权利要求3所述的一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：所述扰动单元为一电阻。5.如权利要求3所述的一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统，其特征在于：所述单片机为STM32单片机。6.一种应用权利要求1所述的一种用于采集光伏发电能量的MPPT控制系统控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志勋，易云飞，黄星寿，阮忠，赵翠芹，杨云峰，范源源，
申请(专利权)人：河池学院，
类型：发明
国别省市：广西,45