[發明專利]太陽能最大功率點跟蹤系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201110201474.9
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102331808A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 周锎;耿衛東;杜學偉;鄭海華;呂前進
• 申請（專利權）人: 天津光電惠高電子有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;H02N6/00
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

????本發明涉及光伏發電技術領域，，特別涉及一種太陽能最大功率點跟蹤系統及其實現方法，系統具有變周期變步長進行擾動觀察對太陽電池最大功率點進行跟蹤的功能，能夠簡化太陽能發電系統的硬件與軟件開銷，降低功率變換電路的動態功耗，可用于太陽能電池獨立發電系統、并網發電系統等。

背景技術

????太陽能是一種潔凈無污染的巨大能源，最大限度的開發利用太陽能將是人類科技發展的重要方向；由于全球性能源危機和環境保護的緊迫性，世界重大核事故的警示，使世界各國政府正在積極地推出一系列開發利用太陽能和其他新型可再生能源的鼓勵性政策和法規；全球在光伏發電等新能源領域的投資正在呈現快速發展的趨勢，包括政府投資、風險資本和私人股本等，該產業已經成為投資的熱門領域；全球從事這一領域的科學研究和技術開發人員隊伍不斷壯大，遠遠超過了其他所有領域。目前我國已經成為太陽能光伏發電模組的產能大國，正處于市場發展和應用發展的關鍵階段，因此自主開發專利技術，對發展我國光伏產業、新能源技術、分布式電網等相關技術與產業具有重要意義。

????實際上，由于太陽能電池屬于半導體器件，具有明顯的非線性特性，為了實現光伏發電系統輸出功率的最大化，對工作中的太陽電池進行最大功率點跟蹤，是太陽電池發電的關鍵技術之一。目前人們已經掌握了太陽電池最大功率點跟蹤的原理，已經有多種太陽電池最大功率點跟蹤方法被提了出來，如：恒定電壓控制法，擾動觀測法，導納增量法，模糊控制法，神經網絡控制法，自適應控制法等等。但是太陽電池發電系統是一種比較復雜的系統，受到多種因素的影響，不僅與太陽電池本身有關，而且與發電系統的結構、功率轉換電路的拓撲、負載類型以及負載的工作狀態等有關。上面所述的各種方法，在實際應用中各有優缺點，如恒定電壓控制法控制簡單、穩定性好，但是控制精度差、適應性差；而模糊控制法控制精度高、動態和穩態性能好，但是算法復雜，需要復雜的CPU控制器，系統本身的成本與功耗增加。到目前為止還沒有一種比較理想的太陽電池最大功率點跟蹤技術。對實際的太陽電池發電系統分析，最大功率點跟蹤的目的是在安全工作的前提下，最大限度的獲取太陽電池發出的電能，所以結構簡單、效率高、工作穩定、適應性的強的系統才能滿足光伏發電系統需要。

發明內容

????本發明的目的就是為克服現有技術的不足，提出了一種變周期變步長的擾動觀察最大功率點跟蹤系統的設計方案與實現方法，在環境條件變化大的情況下能夠快速跟蹤太陽電池最大功率點，而在環境條件穩定的情況下，系統能夠處于靜態工作狀態，有效降低自身耗電。從而簡化電路結構，提高系統效率。

????本發明是通過這樣的技術方案實現的：一種太陽電池最大功率點跟蹤系統，其特征在于，系統電路由前端狀態檢測電路、開關電路、控制器、后端狀態檢測電路、后端信號調理電路、擾動步長發生器、擾動周期發生器和前端信號調理電路構成；

????所述前端狀態檢測電路的輸入端分別與外部太陽電池、外部環境溫度傳感器、外部光強傳感器和控制器的一組數字輸出端相連，其輸出端與前端信號調理電路的輸入端相連；?

????所述前端信號調理電路的輸入端與前端狀態檢測電路的輸出端相連，其輸出端分別與擾動周期發生器的模擬信號輸入端和擾動步長發生器的模擬信號輸入端相連；

所述后端狀態檢測電路的輸入端分別與開關電路的負載直流母線輸出端、外部負載溫度傳感器和控制器的一組數字輸出端相連，其輸出端與后端信號調理電路的輸入端相連；

????所述后端信號調理電路的輸入端與后端狀態檢測電路的輸出端相連，其輸出端與擾動周期發生器的模擬信號輸入端相連；

????所述擾動周期發生器的模擬信號輸入端分別與前端信號調理電路的模擬信號輸出端和后端信號調理電路的模擬信號輸出端相連，其數字控制信號端與控制器的一組數字控制信號端相連，數據總線DATA與控制器的數據總線相連，其輸出端與擾動步長發生器的一個輸入端相連；

????所述擾動步長發生器的模擬信號輸入端與前端信號調理電路的模擬信號輸出端相連，其數字控制信號端與控制器的一組數字控制信號端相連，數據總線DATA與控制器的數據總線相連；控制器通過數據總線DATA讀取擾動步長發生器內部擾動步長寄存器的內容；