[發明專利]一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置與方法

在審

• 申請號: 201810069182.6
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108363451A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 何祖生
• 申請（專利權）人: 吳丹
• 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

本發明涉及光伏系統中的太陽能發電最大功率點跟蹤控制技術領域，尤其涉及的是一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置與方法。本發明提供的一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置，包括PV陣列，電壓變換單元，電壓檢測裝置，電流檢測裝置，基于DSP的MPPT控制模塊，顯示模塊，驅動電路和負載。本發明還提供了一種變步長MPPT控制方法，可以在較短時間內追蹤到最大功率點，具有較好的穩定性和精度，并且追蹤過程平穩迅速。

技術領域

本發明涉及光伏系統中的太陽能發電最大功率點跟蹤控制技術領域，尤其涉及的是一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置與方法。

背景技術

能源供求問題越來越嚴重，為了使地球環境得到改善，人們越來越重視新能源的開發和利用，尤其是可再生能源的利用。太陽能作為一種新型綠色能源，可解決因常規能源枯竭而引發的能源危機，受到國內外的廣泛關注。而光伏發電則是當前利用太陽能的主要形式之一。采用最大功率點跟蹤技術可有效提升光伏系統的能量轉換效率。常用MPPT方法中開路電壓系數法和短路電流系數法，控制簡單易于實現，但需要周期性的斷開或短路光伏電池，導致較多功率損失，且其工作點并不是真正的最大功率點。電導增量法通過比較光伏電池的電導增量和瞬間電導來改變系統的控制信號。由于常規電導增量法的步長為固定步長，因此在響應速度和穩態精度之問無法兼顧，當選取較大的步長時跟蹤速度得到提高，但穩態功率損失較多；選取較小的步長時跟蹤精度得到保障，但跟蹤速度下降。為了解決穩態精度和響應速度之間的矛盾，本發明提出了一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置與方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中定步長算法穩態性能和動態性能不能兼顧、傳統變步長算法收斂速度較慢的問題，提供了一種新型的太陽能發電用變步長MPPT控制裝置與方法。

本發明提供了一種太陽能發電用變步長MPPT控制裝置，包括PV陣列，電壓變換單元，電壓檢測裝置，電流檢測裝置，基于DSP的MPPT控制模塊，顯示模塊，驅動電路和負載，所述電壓變換單元包括電容C1、電感L1、開關管Q1、二極管D1以及電容C2；電容C1的兩端分別與PV陣列的正負極連接，電感L1的一端連接PV陣列的正極，另一端連接開關管Q1的漏極以及二極管D1的正極，開關管的源極接地，二極管D1的負極連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，驅動電路的輸出端連接開關管Q1的柵極；電壓檢測裝置和電流檢測裝置連接基于DSP的MPPT控制模塊，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發送給MPPT控制模塊；MPPT控制模塊連接驅動電路，并將PWM信號發送給驅動電路，電壓變換單元的輸出端連接負載；MPPT控制模塊還連接有顯示模塊，可以實時的顯示系統的電壓、電流和功率數據。

一種上述改進的MPPT控制裝置的控制方法，其包括以下步驟：

(1)通過電壓檢測裝置和電流檢測裝置分別檢測出當前時刻電壓U(k)和當前時刻電流I(k)，并得到電壓增量△U＝U(k)-U(k-1)，電流增量△I＝I(k)-I(k-1)，功率增量△P＝U(k)*I(k)-U(k-1)*I(k-1)；然后計算得到△P△U、△P/△U；其中，U(k-1)、I(k-1)分別為前一采用時刻的電壓值和電流值；

(2)判斷△P/△U的絕對值是否大于K，如果是，則令Us＝STEP1,然后執行步驟(3)；如果否，則令Us＝STEP2，然后執行步驟(3)；其中，K為預設的定值，C為常數，Us為擾動步長，STEP1為固定步長因數，STEP2為變化步長因數；

(3)判斷△P△U是否等于0，如果是，則直接返回；如果否，則進一步執行步驟(4)；

(4)判斷△P△U是否大于0，如果是，則令Uref＝U(k)+Us，然后返回；如果否，則令Uref＝U(k)-Us，然后返回；其中，Uref為參考電壓值。

本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：