[發明專利]一種太陽能電池最大功率跟蹤方法

無效

• 申請號: 201210137941.0
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102684559A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 肖夏;侯建富;王釗
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02M3/155
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，涉及一種太陽能電池最大功率跟蹤方法。

背景技術

由于太陽能電池的輸出特性受日照強度和溫度的影響比較大，當日照強度、溫度等外界條件改變時，太陽能電池的輸出功率特性會隨之發生變化；而且即使是在同一日照強度和溫度下，由于負載的不同，太陽能電池的輸出功率也是不同的，所以光伏系統一般不采用將太陽能電池與負載直接相連的傳統技術，而采取最大功率點跟蹤技術，以確保太陽能電池能夠輸出最大功率。最大功率點跟蹤（Maximum?Power?Point?Tracking，簡稱MPPT）技術的原理是系統通過一定的算法對太陽能電池的輸出電流或輸出電壓進行控制，從而使得太陽能電池始終工作在最大功率狀態。

現有的最大功率點跟蹤技術，多采用擾動觀測法，由于其變化步長固定，使得變化步長選擇過小時導致太陽能電池長時間滯留在低功率輸出狀態，而步長選擇過大時則導致系統振蕩加劇，降低了太陽能的使用效率。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提出一種太陽能電池最大功率跟蹤方法。本發明不僅可以快速準確地對太陽能電池的最大功率點進行跟蹤，而且在進入穩態后振蕩幅度小，光伏系統工作穩定。本發明的技術方案如下：

一種太陽能電池最大功率跟蹤方法，包括下列步驟：

（1）設初始時刻太陽能電池的輸出電壓記為U₁，輸出電流值為I₁，對應太陽能電池的輸出功率值記為P₁，判斷U₁點與最大功率點U_mpp的位置關系，方法如下：對輸出電壓U₁施加一個負電壓擾動ΔU，使得U’₁=U₁+ΔU，計算此時的功率擾動ΔP₁，設此工作周期為第一工作周期，若ΔP₁>0，則取第二個工作周期的工作電壓U₂=U₁/2，否則，取第二個工作周期的工作電壓U₂=U₁；根據U₂及此時測量出的電流值I₂的值得到對應的第二工作周期輸出功率值為P₂；

（2）接下來判斷U2點與最大功率點U_mpp的位置關系，并計算第二工作周期的功率擾動ΔP₂，若ΔP₂>0，則取第三個工作周期的工作電壓U₃=U₂/2，否則，取第三個工作周期的工作電壓U₃=(U₂+U₁)/2，并計算出對應的第三工作周期輸出功率值為P₃；

（3）接下來判斷U₃點與最大功率點U_mpp的位置關系，并計算第三工作周期的功率擾動ΔP₃，若ΔP₃>0，則取第四個工作周期的工作電壓U₄=U₃/2，否則，取第三個工作周期的工作電壓U₄=(U₃+Ux)/2，并計算出對應的第四工作周期輸出功率值為P₄；

（4）在之后的工作周期中，執行以下判斷方法：若ΔP_k-1*ΔP_k-2>0（k≥4），則取k步的工作電壓U_k=(U_k-1+U_k-3)/2，否則，取U_k=(U_k-1+U_k-2)/2；

（5）重復進行第（4）步，尋找再下一個工作周期的輸出電壓，如此不斷地重復尋找，當輸出功率的變化值P_n和P_n-1的差值小于根據太陽能電池輸出功率特性設定的最小閾值P_ε，就認為已經尋找到太陽能電池的輸出最大功率點，此時所對應的工作周期的輸出電壓U_n，被認為是最大功率點對應的輸出電壓值U_mpp。

（6）當外界環境條件發生變化時，前后狀態功率P_n和P_n-1的差值大于設定的閾值P_ε，此時重新進行步驟（1）至（5），對最大功率點進行跟蹤尋找。