基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方法技术

本发明专利技术是基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方法，如附图为最大功率点跟踪（MPPT）的控制原理图，由光伏阵列、电流采样、电压采样、单片机、驱动电路、电阻、电容、二极管、开关管构成，各部分通过导线相连。电压采样电路和电流采样电路分别采样光伏阵列当前的输出电压和输出电流，将采样到的数据提供给单片机进行处理，计算出当下每一时刻扰动步长的大小和扰动方向，以此来控制太阳能光伏阵列的输出功率，再通过开关管调节PWM的占空比使光伏阵列一直工作在最大功率点处。此方法具有速度快，稳定性好，精确度高等特点，使光伏阵列的输出功率一直趋于最大点处，提高了太阳能光伏发电的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪技术的电子技术应用领域，具体地说，涉及到一种基于改进步长的双模式MPPT控制方法。
技术介绍
新能源的开发和利用是当今世界的一大热点，而太阳能作为一种清洁高效的可再生绿色能源成为了发展新能源的首选。太阳能光伏发电也成为了近年来迅速发展的新兴能源产业。在太阳能并网发电
，需要使用太阳能光伏并网逆变器将太阳能电池发出的直流电转化成与电网相同频率相同相位的输出交流电，同时还要对太阳能电池输出的电 进行优化。但是由于太阳能电池的非线性特性，如图I所示，光伏电池的输出特性曲线。(a)图表示在光照强度不变，不同温度下光伏阵列的P— U特性，在不同温度下能够达到最大功率的大小和此时的电压值都是不同的，达到某个峰值后功率便会随之下降。(b)图表示在温度不变，不同光照强度下光伏阵列的P— U特性，在不同光照强度下光伏电池所能达到的最大功率和达到最大功率时的电压都是不同的，而且随着光照强度的增加最大功率也会随之增大。而且光伏阵列的输出电流和电压不仅受到外部环境如光强、温度的影响，还会受到其内部负载情况的影响，所以光伏电池的输出功率是随时变化的。只有当工作在最大功率点处时，电能的利用率才能达到最高。否则就会降低整个太阳能光伏并网系统的效率。无论当外部环境怎样变化，而太阳能光伏阵列可以时刻工作在最大功率点处，才能最大效率的利用太阳能。常用的最大功率点跟踪方案有固定电压法、扰动观察法、电导增量法、短路电流法等多种方案，但这些方案在系统的稳定性，反应速度和扰动步长方面都存在缺陷。特别是扰动步长是不可变的，设置过长难以精准的达到最大功率点，过短时又延长了达到最大功率点处时的时间，同样会降低系统的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是快速、稳定的跟踪到最大功率点，并减小在最大功率点附近的振荡，提闻太阳能光伏并网系统的效率，提供一种基于改进步长的双1旲式最大功率点跟踪方法。本专利技术提供的，是通过电压采样电路和电流采样电路组成的硬件部分，再结合改进步长的最大功率点跟踪方法实现；基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方案首先采用固定电压法结合电导增量法的双模式最大功率点跟踪方案，先用固定电压法快速采集到当前的输出电压V和输出电流I，再用电导增量法跟踪最大功率点，不仅加快了速度还增加了稳定性；具体步骤包括第I、通过电压采样电路和电流采样电路分别对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样；第2、将采样得到的电压值和电流值传输到单片机内部，利用公式权利要求1.，其特征在于该方案通过电压采样电路和电流采样电路组成的硬件部分，再结合改进步长的最大功率点跟踪方法实现；基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方案首先采用固定电压法结合电导增量法的双模式最大功率点跟踪方案，先用固定电压法快速采集到当前的输出电压V和输出电流I，再用电导增量法跟踪最大功率点，不仅加快了速度还增加了稳定性；具体步骤包括 第I、通过电压采样电路和电流采样电路分别对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样； 第2、将采样得到的电压值和电流值传输到单片机内部，利用公式2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的中采用单片机STC12C5608AD，使用该单片机内部A/D模块采样输出电压值和电流值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的电压采样电路的电压传感器采用LEM公司的LVlOO。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的电流采样电路的电流传感器采用LEM公司的LA58-P，电流采样电路对采样电阻R2两端的电压进行采样，放大后输送到单片机内部A/D模块得到采样的电流值。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于第2步所述的扰动步长是可变的，根据不同时刻的输出电压V与最大功率处电压Vmax的大小关系，然后利用公式6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 第3步所述将当前的输出功率与前一时刻的输出功率相比较是指，当工作点离最大功率点越远时，即最大功率处电压Vmax与输出电压V差越大时，计算出步长Ad越大，既步长加大，跟踪速度加快；当工作在最大功率点附近时，即最大功率处电压Vmax与输出电压V差越小时,计算出步长Λ d越小，即步长减小,跟踪速度减慢，以此来逐渐靠近最大功率点。全文摘要本专利技术是，如附图为最大功率点跟踪(MPPT)的控制原理图，由光伏阵列、电流采样、电压采样、单片机、驱动电路、电阻、电容、二极管、开关管构成，各部分通过导线相连。电压采样电路和电流采样电路分别采样光伏阵列当前的输出电压和输出电流，将采样到的数据提供给单片机进行处理，计算出当下每一时刻扰动步长的大小和扰动方向，以此来控制太阳能光伏阵列的输出功率，再通过开关管调节PWM的占空比使光伏阵列一直工作在最大功率点处。此方法具有速度快，稳定性好，精确度高等特点，使光伏阵列的输出功率一直趋于最大点处，提高了太阳能光伏发电的效率。文档编号G05F1/67GK102880224SQ201210414400公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日专利技术者袁其平, 刘玉飞, 范立洁, 迟婷婷, 徐正文 申请人:天津理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方法，其特征在于该方案通过电压采样电路和电流采样电路组成的硬件部分，再结合改进步长的最大功率点跟踪方法实现；基于改进步长的双模式最大功率点跟踪方案首先采用固定电压法结合电导增量法的双模式最大功率点跟踪方案，先用固定电压法快速采集到当前的输出电压V和输出电流I，再用电导增量法跟踪最大功率点，不仅加快了速度还增加了稳定性；具体步骤包括：第1、通过电压采样电路和电流采样电路分别对光伏阵列的输出电压和输出电流进行采样；第2、将采样得到的电压值和电流值传输到单片机内部，利用公式Δd=-|A|×K(1);V<Vmax|A|×K(2);V>Vmax0;V=Vmax计算出每一步扰动步长Δd的长度，以控制太阳能光伏阵列的输出功率；第3、将第1步采集到的电流值和电压值相乘便可得到当前的输出功率，再将当前的输出功率与前一时刻的输出功率相比较，通过调节T1来调节PWM的占空比使其光伏阵列工作在最大功率点处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁其平，刘玉飞，范立洁，迟婷婷，徐正文，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：