本发明专利技术涉及能源技术，特别涉及一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪方法和装置。按照本发明专利技术，峰值功率跟踪方法执行下列步骤：确定所述太阳能电池的当前的输出功率；以及如果当前的输出功率与所述太阳能电池的前次调整前的输出功率之差超出一个预设的范围，则调整所述太阳能电池的工作电压，其中，根据下列方式调整所述太阳能电池的工作电压：如果所述当前的输出功率大于所述前次调整前的输出功率，则增加所述工作电压并且调整量大于前次调整的调整量，如果所述当前的输出功率小于所述前次调整的输出功率，则减小所述工作电压并且调整量小于前次调整的调整量。按照本发明专利技术的实施例，在非均匀或迅速变化的日照条件下均能跟踪实际最大功率点，并且能够快速响应，跟踪精度也很高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源技术，特别涉及一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪方法和装置。
技术介绍
太阳能作为一种自然界广泛存在的清洁、安全和高效的可再生能源，日益得到人们的重视。据预测，到2040年，全球的光伏发电量将占世界总发电量的沈％，2050年后将成为世界能源的支柱。众所周知，在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率将随之变化，但是存在一个最大功率点或峰值功率，也就是说，在某个工作电压或工作电流下，太阳能电池的输出功率最大。当工作环境变化时，特别是日光照度和环境温度变化时，最大功率点的位置将发生变化。图1示出了太阳能电池的输出功率P与工作电压U和工作电流I 的关系。参见图1，粗线为输出功率P与工作电压U的关系曲线，而虚线为工作电压U与工作电流I的关系曲线。为了将太阳能电池的输出功率维持在最大功率点，需要对最大功率点不断进行跟踪。峰值功率跟踪的实质是一个寻优过程，即通过控制太阳能电池的工作电压，使其在各种不同的日照和温度环境下智能地输出最大功率。常规的峰值功率跟踪方法包括增量电导法、曲线拟合法、神经网络法和干扰观测法等。增量电导法通过比较太阳能电池的增量电导率和瞬时电导率来跟踪最大功率点。 由于对太阳能电池的电压和电流的谐波组成部分需要实时测量并用于调整阵列的参考电压，因此这种方法需要更多的转化时间并且还会导致大量功率流失。曲线拟合法使用数字分析寻找最大功率点的电流与相电流之间的近似关系，其中相电流与日照水平成正比。但是这种方法只适用于温度变化相对较小的地区，对于太阳辐射突变等较复杂的情况难以准确跟踪。神经网络法需要对给定数据进行训练，从而辨识出最优的操作点，并估计出太阳能电池的最大功率。这种方法的缺点是需要耗费大量的时间进行训练，而且当太阳能电池系统变化时需要重新训练数据。图2示出了干扰观测法的原理示意图。在图2中，横轴代表太阳能电池的工作电压U，纵轴代表太阳能电池的输出功率P。如图2所示，通过持续地向太阳能电池的工作电压施加扰动(图2中以向上和向下的箭头标示)并比较当前太阳能电池输出功率与前一周期的输出功率的大小(在图2中也即A-E点中成对的相邻点(A，B)、(B, C)、(C，D)和(D， E))，对太阳能电池的工作点进行实时控制调整，由此可实现对最大功率点的跟踪(在图2 所示的情形下，最大功率点为C，其对应的功率和电压分别为Rii和Um)。该方法的优点是控制结构简单，测量的参数少，缺点是初始值以及跟踪步长的选取对跟踪精度和速度有较大的影响，且不能迅速跟踪最大功率点。由上可见，的确需要一种能够准确、及时地跟踪峰值功率的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪方法，其可以准确、及时地跟踪太阳能电池的峰值功率，从而提高太阳能的利用效率。上述目的可以由下述技术方案实现。一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪方法，执行下列步骤确定所述太阳能电池的当前的输出功率；以及如果当前的输出功率与所述太阳能电池的前次调整前的输出功率之差超出一个预设的范围，则调整所述太阳能电池的工作电压，其中，根据下列方式调整所述太阳能电池的工作电压如果所述当前的输出功率大于所述前次调整前的输出功率，则增加所述工作电压并且调整量大于前次调整的调整量，如果所述当前的输出功率小于所述前次调整的输出功率，则减小所述工作电压并且调整量小于前次调整的调整量。优选地，在上述峰值功率跟踪方法中，当所述当前的输出功率大于或小于所述前次调整前的输出功率时，按照下式确定所述调整量ρ冬=Iix(^zl)2其中，i为工作电压调整顺序的编号，λ i和λ η为第i和(i-Ι)次调整时的调整量，Ph和别为第(i-Ι)次调整前后的输出功率。优选地，在上述峰值功率跟踪方法中，当所述当前的输出功率大于所述前次调整前的输出功率时，按照下式确定所述调整量A1 = Ai^ X (1 + or χ β~βι fA =( 2^i-I其中，i为工作电压调整顺序的编号，λ i和λ η为第i和(i-Ι)次调整时的调整量，Ph和别为第(i_l)次调整前后的输出功率，α为大于零的常数，并且当所述当前的输出功率小于所述前次调整前的输出功率时，按照下式确定所述调整量Λ =A-Ix(^l)2尸卜2其中，i为工作电压调整顺序的编号，λ i和λ η为第i和(i-Ι)次调整时的调整量，Ph和别为第(i-Ι)次调整前后的输出功率。优选地，在上述峰值功率跟踪方法中，以不定期的方式执行所述步骤，并且峰值功率跟踪过程的执行的间隔随着时间的推移而增大。本专利技术的上述还可以通过下列技术方案实现。一种在太阳能电池的外部工作条件发生较大变化时的峰值功率跟踪方法，包括下列步骤测量所述太阳能电池的多个工作电压下的多个输出功率；将与所述多个输出功率中的最大值对应的所述工作电压确定为初始值；以及从所述初始值出发，调整所述太阳能电池的工作电压直到所述太阳能电池的当前的输出功率与前次调整前的输出功率之差在一个预设的范围内，其中，根据下列方式调整所述太阳能电池的工作电压如果所述当前的输出功率大于所述前次调整前的输出功率，则增加所述工作电压并且调整量大于前次调整的调整量，如果所述当前的输出功率小于所述前次调整前的输出功率，则减小所述工作电压并且所述调整量小于前次调整的调整量。优选地，在上述峰值功率跟踪方法中，如果环境光强或环境温度在单位时间内的变化幅度大于一个预设值，则确定外部工作条件发生较大变化。本专利技术的还有一个目的是提供一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪装置，其可以准确、及时地跟踪太阳能电池的峰值功率，从而提高太阳能的利用效率。上述目的可以由下述技术方案实现。一种用于太阳能电池的峰值功率跟踪装置，包括直流-直流转换电路，其适于连接在所述太阳能电池与外部负载之间，并且适于使所述太阳能电池以设定的工作电压输出功率；以及与所述直流-直流转换电路相连的控制单元，其特征在于，所述控制单元根据下列方式确定所述设定的工作电压如果太阳能电池的当前的输出功率大于前次调整前的输出功率，则将工作电压与调整量相加以得到新的工作电压，并且所述调整量大于前次调整的调整量，如果所述当前的输出功率小于所述前次调整前的输出功率，则将工作电压与调整量相减以得到新的工作电压，并且调整量小于前次调整的调整量。优选地，在上述峰值功率跟踪装置中，所述直流-直流转换电路采用Buck直流-直流转换器的形式，所述控制单元包括信号采集电路，用于测量所述太阳能电池的工作电流；与所述信号采集电路相连的微控制器，用于确定所述设定的工作电压并生成具有与所述新的工作电压对应的占空比的PWM驱动信号；与所述微控制器相连的PWM驱动电路，用于根据所述PWM驱动信号来调整所述直流-直流转换电路的降压比，从而使所述太阳能电池以新的工作电压输出功率。按照本专利技术的实施例，在非均勻或迅速变化的日照条件下均能跟踪实际最大功率点，并且能够快速响应，跟踪精度也很高。此外，在一个实施例中，无需测量环境温度和光照强度，也不需要了解太阳能电池的具体参数。从结合附图的以下详细说明中，将会使本专利技术的上述和其它目的及优点更加完全清楚。附图说明图1示出了太阳能电池的输出功率P与工作电压U和工作电流I的关系。图2示出了干扰观测法的原理示意图。图3为按照本专利技术一个实施例的用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓恒，王鼎鼎，李军，秦孟苏，杨凯，钱龙，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。