太陽能電池最大功率跟蹤方法技術

一種太陽能電池最大功率跟蹤方法，包括以下步驟：步驟一，太陽能控制器對太陽能電池的輸出電壓V(n)和輸出電流I(n)進行檢測，并根據檢測結果計算電壓變化量dV＝V(n)-V(n-1)以及電流變化量dI＝I(n)-I(n-1)；其中，V(n)表示當前采樣的輸出電壓，V(n-1)表示前一次采樣的輸出電壓，I(n)表示當前采樣的輸出電流，I(n-1)表示前一次采樣的輸出電流。本發明專利技術經過判斷調節驅動電路的導通時間T(n)達到跟蹤輸出最大功率的目的，通過對跟蹤方式的改進，將小誤差變化看作零，同時對傳統算法的除法變換為乘法，降低了算法的資源需求，同時加入變步進的方式，實現快速跟蹤。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
已有的太陽能技術基本都是基于照明和大型發電工程；針對空調的電源的應用也 都是。太陽能光伏發電是通過太陽能電池板將太陽光能轉化為電能的一種方式，由太陽能 電池的輸出特性可知，太陽能電池存在唯一的最大功率點。根據不同光強和不同溫度下，功率跟電壓特性的研究，可以知道太陽能電池的輸 出特性受光強和溫度的變化影響很大，這就使得太陽能的輸出特性不斷改變，最大功率點 也在不斷改變。如何高效地利用太陽能電池已成為太陽能控制的重中之重。MPPT，全文為 Maximum Power Point Tracking，中文為最大功率點跟蹤，是指能夠實時偵測太陽能電池板 的發電功率，并追蹤最高發電功率，使系統的太陽能發電利用率最大。傳統的增量電導法作為一種常用的MPPT控制方法，也是根據太陽能電池的P-V曲 線特性，及P = VI關系式對P = VI的兩邊求導，可以得到dp = I*dV+V*dI，而在最大功率 點有:dP = 0，即:I+V*dI/dV = 0，經過變換后得到:dl/dv = -Ι/ν，即 dl/dV+I/V = 0。dl/ dV = -ι/ν。該公式也是增量電導法的方法名稱的由來。利用上述公式進行最大功率跟蹤，存在兩個缺陷其一，由于量化誤差的存在，dl 與dV的值不能做到絕對準確，經常會發生調節的方向性錯誤，增大輸出功率的波動；其二， 是當分母接近為零時，會使量化誤差放大，使得跟蹤出現失效而需要使用防飽和方式處理， 影響控制效果，同時算法中有除法，需要使用高性能的控制芯片。
技術實現思路
本專利技術的目的旨在提供一種操作靈活、制作成本低、能夠降低算法的資源需求，并 實現快速跟蹤、適用范圍廣的，以克服現有技術中的不足之 處。按此目的設計的一種，其特征是包括以下步驟步驟一，太陽能控制器對太陽能電池的輸出電壓V(n)和輸出電流I(n)進行檢測， 并根據檢測結果計算電壓變化量dV = V(n)-V(n-1)以及電流變化量dl = I (n)-Kn-D ； 其中，V (η)表示當前采樣的輸出電壓，V (n-1)表示前一次采樣的輸出電壓，I (η)表示當前 采樣的輸出電流，I (n-1)表示前一次采樣的輸出電流；步驟二，太陽能控制器功率變換驅動電路的當前導通時間為T(n)，前一次的導通 時間為T (n-1)，下一次的導通時間為T (n+1)，導通時間調整的步進值c，步進值c為不大于 最大導通時間的0. 1倍的正數，并預設第一常數Xl、第二常數X2和第三常數X3，其中，第一 常數Xl和第二常數X2為不大于太陽能電池的標稱功率的0. 05倍的正數，第三常數X3為 不大于太陽能電池的標稱功率的0. 2倍的正數；步驟三，當太陽能控制器功率變換驅動電路按照導通時間T(n)導通時，判斷電壓變化量dv的絕對值|dv|和所述的第一常數Xi之間的大小關系，然后根據判斷結果進行步 驟a或步驟b 當I dV I < Xl時，執行步驟a，當I dV |彡Xl時，執行步驟b ；步驟a 分為以下兩種情況，第一種，當導通時間T(n)增加步進值c或沒有變化時，此時繼續判斷電流變化量 dl和所述的第二常數X2之間的關系，當|dl| < X2時，則維持導通時間不變:T(n+l) = Τ(η)；當dl彡Χ2時，則導通時間增加步進值c :T(n+l) = T(n)+c ；當dl彡-X2時，則導通時間減少步進值c :T(n+l) = T(n)-c ；第二種，當導通時間T(n)減少步進值c時，此時繼續判斷電流變化量dl和所述的 第二常數X2之間的關系，當dl < X2時，則維持導通時間不變:T(n+l) = Τ(η)；當dl彡Χ2時，則導通時間減少步進值c :T(n+l) = T(n)_c ；當dl彡-X2時，則導通時間增加步進值c :T(n+l) = T(n)+c ；步驟b 分為以下兩種情況，第一種，當導通時間T (η)增加步進值c或沒有變化時，此時繼續判斷I*dV+V*dI 和所述的第三常數X3之間的關系，當I I*dV+V*dI I < X3 時，則維持導通時間不變:T(n+l) = T (η)；當I*dV+V*dI彡X3時，則導通時間增加步進值c =T (n+1) = T (η) +c ；當I*dV+V*dI彡-X3時，則導通時間減少步進值c =T (n+1) = T (η) _c ；第二種，當導通時間T(η)減少步進值c時，此時繼續判斷I*dV+V*dI和所述的第 三常數X3之間的關系，當I I*dV+V*dI I < X3 時，則維持導通時間不變:T(n+l) = T (η)；當I*dV+V*dI彡X3時，則導通時間減少步進值c =T (n+1) = T (η) _c ；當I*dV+V*dI彡-X3時，則導通時間增加步進值c =T(n+1) = T(η)+C。所述太陽能電池最大功率的追蹤階段至少包括三個階段初始階段或快速變化階 段、接近最大功率點階段以及穩定階段，與其對應的導通時間T (η)的步進值c至少包括兩 個值第一步進值cl和第二步進值c2，根據太陽能電池最大功率跟蹤的不同追蹤階段，在初始階段或快速變化階段的步 進值為第一步進值Cl，在接近最大功率點后及進入穩定階段的步進值為第二步進值c2，其 中，第一步進值cl >第二步進值c2，且第一步進值Cl、第二步進值c2都為不大于最大導通 時間的0. 1倍的正數。所述太陽能電池最大功率的追蹤階段至少包括三個階段初始階段或快速變化階 段、接近最大功率點后的階段以及穩定階段，與其對應的導通時間T(n)的步進值c至少包 括三個值第一步進值Cl、第二步進值c2以及第三步進值c3，根據太陽能電池最大功率跟蹤的不同追蹤階段，在初始階段或快速變化階段的步 進值為第一步進值Cl，在接近最大功率點后的步進值為第二步進值c2，進入穩定階段的步 進值為第三步進值c3，其中，第一步進值cl >第二步進值c2 >第三步進值c3，且第一步進 值Cl、第二步進值c2和第三步進值c3都為不大于最大導通時間的0. 1倍的正數。本專利技術經過控制程序判斷調節驅動電路的導通時間T(n)達到跟蹤輸出最大功率的目的，通過對傳統“增量電導法”跟蹤方式的改進，將小誤差變化看作零，同時對傳統算法 的除法變換為乘法，降低了算法的資源需求，同時加入變步進的方式，實現快速跟蹤。本專利技術中的導通時間的步進值是可變的，根據MPPT的不同跟蹤階段而不同，存在 三種步進值，處于初始階段或陽光劇烈變化的快速變化階段時，使用較大值的步進值進行 快速跟蹤，處于接近最大功率點后變更為中、小數值步進值進行準確跟蹤，處于穩定階段后 使用小數值步進值進行高效率的跟蹤；并且，還可以根據需要，將步進值的數量設定為二個 或超過二個。本專利技術能夠利用取之不盡的綠色能源太陽能來驅動空調器的運行，實現太陽能經 DC-DC變換后與市電經過整流的直流電直接并聯，兩個電源之間即太陽能和直流電之間 的切換或并聯輕松自如，而通過對傳統“增量電導法”跟蹤方式的改進，能夠降低算法的資 源需求，并實現快速跟蹤。本專利技術具有操作靈活、制作成本低、能夠降低算法的資源需求，并實現快速跟蹤、 適用范圍廣的特點。附圖說明圖1為本專利技術一實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種太陽能電池最大功率跟蹤方法，其特征是包括以下步驟：步驟一，太陽能控制器對太陽能電池的輸出電壓Ｖ（ｎ）和輸出電流Ｉ（ｎ）進行檢測，并根據檢測結果計算電壓變化量ｄＶ＝Ｖ（ｎ）－Ｖ（ｎ－１）以及電流變化量ｄＩ＝Ｉ（ｎ）－Ｉ（ｎ－１）；其中，Ｖ（ｎ）表示當前采樣的輸出電壓，Ｖ（ｎ－１）表示前一次采樣的輸出電壓，Ｉ（ｎ）表示當前采樣的輸出電流，Ｉ（ｎ－１）表示前一次采樣的輸出電流；步驟二，太陽能控制器功率變換驅動電路的當前導通時間為Ｔ（ｎ），前一次的導通時間為Ｔ（ｎ－１），下一次的導通時間為Ｔ（ｎ＋１），導通時間調整的步進值ｃ，步進值ｃ為不大于最大導通時間的０．１倍的正數，并預設第一常數Ｘ１、第二常數Ｘ２和第三常數Ｘ３，其中，第一常數Ｘ１和第二常數Ｘ２為不大于太陽能電池的標稱功率的０．０５倍的正數，第三常數Ｘ３為不大于太陽能電池的標稱功率的０．２倍的正數；步驟三，當太陽能控制器功率變換驅動電路按照導通時間Ｔ（ｎ）導通時，判斷電壓變化量ｄＶ的絕對值｜ｄＶ｜和所述的第一常數Ｘ１之間的大小關系，然后根據判斷結果進行步驟ａ或步驟ｂ：當｜ｄＶ｜＜Ｘ１時，執行步驟ａ，當｜ｄＶ｜≥Ｘ１時，執行步驟ｂ；步驟ａ：分為以下兩種情況，第一種，當導通時間Ｔ（ｎ）增加步進值ｃ或沒有變化時，此時繼續判斷電流變化量ｄＩ和所述的第二常數Ｘ２之間的關系，當｜ｄＩ｜＜Ｘ２時，則維持導通時間不變：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）；當ｄＩ≥Ｘ２時，則導通時間增加步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）＋ｃ；當ｄＩ≤－Ｘ２時，則導通時間減少步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）－ｃ；第二種，當導通時間Ｔ（ｎ）減少步進值ｃ時，此時繼續判斷電流變化量ｄＩ和所述的第二常數Ｘ２之間的關系，當｜ｄＩ｜＜Ｘ２時，則維持導通時間不變：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）；當ｄＩ≥Ｘ２時，則導通時間減少步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）－ｃ；當ｄＩ≤－Ｘ２時，則導通時間增加步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）＋ｃ；步驟ｂ：分為以下兩種情況，第一種，當導通時間Ｔ（ｎ）增加步進值ｃ或沒有變化時，此時繼續判斷Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ和所述的第三常數Ｘ３之間的關系，當｜Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ｜＜Ｘ３時，則維持導通時間不變：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）；當Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ≥Ｘ３時，則導通時間增加步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）＋ｃ；當Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ≤－Ｘ３時，則導通時間減少步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）－ｃ；第二種，當導通時間Ｔ（ｎ）減少步進值ｃ時，此時繼續判斷Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ和所述的第三常數Ｘ３之間的關系，當｜Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ｜＜Ｘ３時，則維持導通時間不變：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）；當Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ≥Ｘ３時，則導通時間減少步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）－ｃ；當Ｉ＊ｄＶ＋Ｖ＊ｄＩ≤－Ｘ３時，則導通時間增加步進值ｃ：Ｔ（ｎ＋１）＝Ｔ（ｎ）＋ｃ。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王斌，
申請(專利權)人：廣東美的電器股份有限公司，廣東美的制冷設備有限公司，
類型：發明
國別省市：44