[發明專利]基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能MPPT系統及控制方法

有效

• 申請號: 201410039497.8
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103823503A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 姚雷博;葛運旺;董紅政;郭超;張偉民;李龍星;何墉
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;H02S10/20
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 苗強

技術領域

本發明涉及太陽能發電跟蹤算法，具體地說是基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能MPPT系統及控制方法。?

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，全球能源消耗量也逐年迅速增長，從而導致越來越嚴重的環境污染，推動了研究新能源的熱潮。在目前的各種新能源中，太陽能因具有可再生、無污染、地域分布廣等優點，受到人們的高度重視，所以太陽能發電作為一種非常有效的利用方式，也得到了迅速的發展。但在利用太陽能的過程中，仍存在著成本高、轉換效率低、利用不便等問題。最大功率跟蹤（Maximum?Power?Point?Traeking，簡稱MPPT）技術能夠有效提高太陽能的轉換效率，使同一組太陽能電池能輸出更大功率，從而改善太陽能發電中轉換效率低的問題。?

目前常見的太陽能跟蹤方法有許多種，如固定電壓法、擾動觀測法、增量導納法、開路電壓法、最優梯度法、滑?？刂品ā⒛：刂品ā㈦娏鲉螀⒘靠刂品ǖ?，其中最常用的是擾動觀測法和增量導納法。上述方法在單獨使用時或多或少都存在一些缺陷，例如固定電壓法和開路電壓法不是真正意義上的最大功率跟蹤算法，只是工作在較大功率點上；擾動觀測法是在最大功率點附近震蕩運行，也不是最大功率點，且在外界環境變化時可能出現跟蹤錯誤的情況；增量導納法要求測到的電流和電壓精度較高，需要精度很高的傳感器，實現較困難；其它方法也存在計算量大、工作點不穩定等問題。所以，有人提出了根據上述算法衍生出來的組合算法，即在算法中綜合使用了多種跟蹤方法，以達到更好的跟蹤效果。?

但上述算法在跟蹤最大功率點時，都是根據太陽能電池組直接輸出的功率作為判斷依據，而真正存儲到儲能設備中的能量或傳輸到電網中的能量是經過DC/DC轉換后輸出的能量，二者之間還存在DC/DC電路轉換效率等問題，而該效率在不同的輸入輸出電壓和電流時是變化的，所以上述算法得到的最大功率點并不是系統最終利用的最大功率點。?

另外，經過對一些現有算法的測試發現，最終對儲能系統（如蓄電池組等）的充電功率會隨著太陽能電池組的直接輸出電壓的增大而增大，而現有算法卻沒有考慮到這一點。?

發明內容?

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能MPPT系統及控制方法，將太陽能電池組與充電負載之間的DC/DC電路轉換效率因素和太陽能電池組的直接輸出電壓對輸出功率的影響考慮到太陽能最大功率跟蹤方法中，設計出一種基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能最大功率跟蹤方法，進一步提高了太陽能電池的能量轉換效率，提高了系統的發電能力。?

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能MPPT系統，包括利用太陽能發電的太陽能電池組、用于調整太陽能電池組輸出電壓的DC-DC模塊、用于存儲電能的儲能設備和用于控制DC-DC模塊升壓或降壓系數的MCU模塊，所述儲能設備與DC-DC模塊的輸出端連接，?MCU模塊的輸入端連接有用于檢測太陽能電池組和DC-DC模塊輸出電壓及電流的傳感器，所述的太陽能電池組與DC-DC模塊之間連接一個超級電容組，超級電容組的兩端分別與太陽能電池組的正負極連接，用于檢測超級電容組輸出側電壓及電流的傳感器與MCU模塊連接。?

所述的基于最終功率回饋的前級調壓式太陽能MPPT系統的控制方法，包括以下步驟：?

步驟1：初始化MCU模塊的設置參數，設定MCU模塊的控制程序要搜索的太陽能電池組輸出電壓的范圍[Va,Vb]及搜索過程中電壓變化量△V，設定DC-DC模塊電路中的MOS管的控制信號PWM的頻率變化范圍[fa,fb]；?

步驟2：設定初始搜索電壓Vc=Va，最大輸出功率點電壓Vmax，DC-DC最大輸出電流Imax=0；?

步驟3：根據當前測得的超級電容組的電壓，調整PWM信號的頻率，從而改變DC-DC模塊的輸出電流，使超級電容組進行充電或放電，最終將其電壓調整為Vc；?

步驟4：調整PWM信號的頻率，找到此時DC-DC模塊最大輸出電流Im，若Im>Imax，則調整Imax和Vmax的設定值，使Imax=Im，Vmax=Vc；?

步驟5：修改搜索電壓Vc，使其增加△V；?

步驟6：若Vc≤Vb則轉到步驟3，否則進行下一步；?

步驟7：設定Vmax=Vc，根據當前測得的超級電容組的電壓，調整PWM信號的頻率，從而改變DC-DC模塊的輸出電流，使超級電容組進行充電或放電，最終將其電壓調整為Vmax；?