[發(fā)明專利]一種太陽能電池的最大功率點跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410102416.4
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103838291A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 衛(wèi)東;趙磊;賴小龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學院
• 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

1.一種用于太陽能電池的最大功率點電壓跟蹤方法，通過引入公式計算得到太陽能電池上邊界功率-電壓曲線的最大功率點電壓U_p，以U_p作為初始工作點電壓，向左側(cè)利用變步長擾動觀察法尋得最大功率點，其特征在于包括以下步驟：

步奏一：由太陽能電池等效電路，引出太陽能電池輸出特性曲線方程

I=Iph-Io[eq(U+IRs)AKT-1]-(U+IRs)Rp---(1)]]>

公式(1)中：I輸出電流，U輸出電壓，I_ph光生電流，R_s串聯(lián)電阻，R_p并聯(lián)電阻，A二極管理想常數(shù)，I_o二極管反向飽和漏電流，q電荷量，K玻爾茲曼常數(shù)，T環(huán)境溫度；

引入短路電流I_sc和開路電壓U_oc將式(1)中光生電流I_ph和二極管反向飽和電流I_o進行替換，利用Lambert函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為顯示表達式，并將方程兩邊同時乘以輸出電壓U，得到

P=[UIsc(Rs+Rp)-U2]Rs+Rp-AKTUqRsW(Y)]]>

Y=qRs[Isc(Rs+Rp)-Uoc]AKT(Rs+Rp)exp{q(Rs+Rp)(U-Uoc)-qRs[U-Isc(Rs+Rp)]AKT(Rs+Rp)}---(2)]]>

在最大功率點處有解得最大功率點處電壓如式：

Um=[qRsIsc-AKT](Rs+Rp)[1+W(Ym)]2qRs[1+W(Ym)]+qRpW(Ym)---(3)]]>

檢測太陽能電池的開路電壓U_oc與短路電流I_sc；對于不同的太陽能電池，有參數(shù)A∈[1，2]，R_s∈[0，∞]，R_P∈[∞，0]，利用參數(shù)A、R_s和R_P對太陽能電池功率-電壓曲線的單調(diào)影響規(guī)律，將參數(shù)A=1，R_s=0，R_p=∞代入公式(2)-(3)，計算得到上邊界功率-電壓曲線最大功率點電壓U_p，將U_p作為初始電壓；

步奏二：測量初始電流I_p，將采集得到的電壓U_p與電流I_p傳輸?shù)娇刂破鲀?nèi)，計算得到初始點功率P_p=U_p*I_p，向U_p左側(cè)進行最大功率點跟蹤，記U(1)=U_p，I(1)=I_p，P(1)=P_p；

步奏三：利用公式K(n)=dP(n)dU(n)=I(n)+U(n)dI(n)dU(n)---(4)]]>

計算此電壓U(n)處功率-電壓曲線的斜率；

公式(4)中：K(n)是第n(n=1，2，3...)次采樣的斜率，U(n)是第n(n=1，2，3...)次采樣的輸出電壓，I(n)是第n(n=1，2，3...)次采樣的輸出電流；

采用公式：ΔU(n)=λ*K(n)*U(n)????(5)

計算每一步的的擾動步長，以控制太陽能電池的輸出功率；

公式(5)中：λ是步長因子，取值區(qū)間為[10^-4，10^-2]；

步奏四：利用公式U(n+1)=U(n)+ΔU(n)(6)得到修正后的輸出電壓U(n+1)，測量電壓U(n+1)對應的輸出電流I(n+1)，使I(n+1)代替I(n)，重新計算得到斜率K(n+1)代替K(n)；

步奏五：根據(jù)K(n)的大小分為以下兩種情況進行處理：

①|(zhì)K(n)|≤δ(δ是一個定義的閾值量，取值區(qū)間為[10^-4，10^-3])，則U(n)即為功率-電壓曲線最大功率點處電壓，利用固定電壓法將電壓固定在U(n)；

②|K(n)|≥δ，依據(jù)K(n)的大小步長因子λ選取不同的取值范圍，

i.|K(n)|≥1時，步長因子λ取值范圍設為[10^-3，10^-2]

ii.|K(n)|<1時，步長因子λ取值范圍設為[10^-4，10^-3]

然后返回步奏三，直到滿足條件①，則步長ΔU(n)=0，得到U(n)即為功率-電壓曲線最大功率點處電壓。

2.如果外界環(huán)境條件發(fā)生變化，則返回權(quán)利要求1中的步驟二，重新進行最大功率點跟蹤。