[發明專利]一種基于Buck類變換器的新型MPPT控制方法

無效

• 申請號: 201310150011.3
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103279164A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 陳穎玉;王慧貞;邢棟;鄒云飛;劉偉峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于Buck類變換器的最大功率點跟蹤方法，屬于新能源技術領域，特別是太陽能發電技術領域。

背景技術

光伏發電系統由光伏電池、光伏充電器、蓄電池等部分組成，其中光伏電池是光伏發電系統中的核心器件。由光伏電池輸出特性分析可知，光伏電池的輸出是一種非線性的直流電源，它的I-V曲線是非線性的，并且會隨著外界自然條件(溫度、光照強度)的變化而變化。當光伏電池的工作電壓發生改變時，其輸出功率也變化。若要提高光伏發電系統的能量轉換效率，就必須掌握這個非線性電源的特性，當溫度和光照強度一定的情況下，光伏電池存在最大功率輸出點，尋找光伏電池的最大功率點，最大限度輸出功率，就必須采用最大功率點跟蹤(MPPT)技術。

目前研究和應用較多的最大功率點跟蹤算法有擾動觀測法(Perturb&Observe，P&O)和電導增量法(Incremental?Conductance，INC)。這兩種方法都存在自己的缺點：采用擾動觀測法達到最大功率點處后擾動不會停止，因此存在振蕩現象，同時跟蹤步長不能兼顧速度和精度，光照發生變化時可能發生誤判斷；電導增量法存在速度和精度的矛盾，算法對采樣硬件電路要求較高。這兩種方法都需要電流采樣電路，增加了系統的成本和算法的復雜程度。

在光伏電池串聯輸出，或者用電器需要低壓大電流的應用場合，需要應用Buck類變換器對光伏電池的輸出進行變換，Buck類變換器主要有非隔離Buck電路、隔離Buck電路以及橋式電路等。利用Buck類變換器電壓增益與占空比的關系，我們提出了一種新型的MPPT技術，該技術可以省略電流采樣電路，降低成本，并提高了系統反應速度和穩定性。

發明內容

本發明在傳統的最大功率點跟蹤算法的基礎上，結合Buck類變換器電壓增益與占空比的關系，提出一種基于Buck類變換器的新型MPPT控制方法，該方法只需要對Buck類變換器輸入電壓進行采樣，省去了電流采樣電路，采樣電路簡單，該方法跟蹤速度快、穩定性高、可靠性強、經濟性好。

本發明提出的基于Buck類變換器拓撲的新型MPPT控制方法，該技術方法的控制步驟為：

步驟1：采樣前后兩次Buck類變換器輸入端電壓計算其差值Δv_p。

步驟2：計算Q＝ΔD*v_p(k)+D(k)*Δv_p的值。

步驟3：根據Q的值來確定占空比的變化方向，當Q＞0時，占空比增加Δd；當Q＜0時，占空比減小Δd。

附圖說明

圖1是本發明的算法流程圖。

圖2是光伏電池輸出特性曲線。

圖3是本發明所述的無電流傳感器的系統控制結構圖。

圖1中v_p(k)、D(k)分別是當前采樣時刻Buck類變換器的輸入電壓、占空比，v_p(k-1)、D(k-1)分別是前一個采樣時刻Buck類變換器的輸入電壓，占空比，D(k+1)是更新后的占空比；圖2中P_pv、V_pv分別是光伏電池的輸出功率和輸出電壓，MPP是最大功率點，P_m、V_m分別是最大功率點處光伏電池的輸出功率和輸出電壓。圖3中PV是光伏電池，v_p是Buck類變換器的輸入電壓。

具體實施方式

Buck類變換器的輸出功率：

P_o為Buck類變換器的輸出功率，V_o為Buck類變換器的輸出電壓，R為輸出側負載。當系統達到最大功率點時。根據圖2可知dP_pv/dV_pv＝0，可以推導出在Buck類變換器輸出側也有dP_o/dV_o＝0。即在最大功率點(MPP)處輸出功率的變化率趨于0。對式dP_o/dV_o＝0進行變換，兩邊同乘以(dV_o/dt)，便可得到式(2)。

將式(1)和式(2)進行聯立，可解得

由于在最大功率點處R和V_o都不等于0，因此式(3)便可以化簡為

非隔離Buck變換器的電壓增益為：

隔離Buck變換器的電壓增益為：