光伏最大功率跟踪（转）

chengji9981

光伏板跟踪资料最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种：
   （1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低；
   （2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境；
$ j0 g* Z$ ~. K2 v4 G   （3）导纳微分法(又称增量电导法)，认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV的计算结果是否等于－I/V，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。
    上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。
    在实践中可以采用三种方法是光伏电池或方阵的输出功率最大：太阳追踪(sun tracking)、最大功率点跟踪(maximu power point tracking)或两种方法综合使用。出于经济方面的考虑，在小规模的系统中经常使用最大功率点跟踪的方法。最大功率点的跟踪方法有很多种，比较简单的如：功率匹配电路(power matching scheme)、曲线拟合技术(curve-fitting technique)以及后来的微扰观察法(perturb and observe method)和增量电导法(incremental conductance algorithm)。
   1、功率匹配电路选择太阳电池或太阳电池组合使其输出特性与特定的负载相匹配。由于该技术主要的与日射和负载条件相关，所以只能大概的估计MPP的位置。
2 ^8 Z2 R$ b2 W, f; k( a& {    2、曲线拟合技术预先测得太阳电池组件的输出特性，并用显示的数学表达式描述。该方法不能预测一些复杂因素的影响，如老化、温度或者某些电池的击穿等。
. C. [+ Z8 r  r3 A9 U, A. p4 b    3、微扰观察法是一个不断重复的过程，通过不断扰动太阳电池的工作点，找到使功率输出最大的变化方向。基本的工作过程是周期性的给太阳电池的端电压施加扰动，并与上一个周期比较输出功率的大小。最大功率控制实际上就是通过功率反馈控制使功率的导数等于零。该方法的优点是不需要太阳电池的输出特性。但该方法不适用于环境条件变化快的情况。太阳电池输出功率计算可以通过单片机或模拟乘法器实现。
2 `9 Y* X- W: z    4、衡电压法基于这样一个事实：太阳电池最大功率点电压约为其开路电压的76%。为了确定最大功率点，需要暂时把负载断开并对开路电压采样和保持作为控制环的参考电压。
   5、增量电导法通过比较太阳电池的瞬时电导和增量电导克服了微扰观察法的不足。是上述方法中精确度最高的，开关电源的输入阻抗被调整到与太阳电池阻抗达到最佳匹配的值。该方法既使在快速变化的环境条件下也工作良好。通常实现该方法需要采用单片机或DSP，使系统成本增加，不适合小规模的系统。
8 h- g5 w2 M& I" Z& W6 j     独立光伏发电系统用的最大功率点跟踪方法，其特征在于，该方法依次含有以下步骤：
% g4 m! A8 J0 m! t* Q6 f   步骤1：用微处理器作为该最大功率点跟踪控制器，检测太阳能电池光伏阵列的输出电压 Vn，电流In；
4 a* j) E& f. U! t   步骤2：微处理器判断当前输出电压Vn和上一控制周期的输出电压采样值Vb之差dV： 若：dV＝0， 则：判断当前输出电流In和上一控制周期的输出电流采样值Ib之差dI； 若：dV≠0， 则：判断dI/dV是否等于-I/V；
. y8 j* Q) a  \& ^   步骤3：根据步骤2的判断结果： 若：dI＝0， 则：Vb＝Vn，Ib＝In，结束； 若：dI/dV＝-I/V， 则：Vb＝Vn，Ib＝In，结束；
  步骤4：根据步骤3的判断结果： 若：dI≠0， 则：判断dI＞0否； 若：dI/dV≠-I/V， 则：判断dI/dV＞-I/V否；
; Z' e0 \8 K7 |# [: u: A+ r4 H( ~   步骤5：根据步骤4的判断结果： 若：dI＞0， 则：微处理器控制方波发生电路和与该电路串接的脉宽调制脉冲形成电路，产生脉宽调制脉冲去减小连接在太阳能电池光伏阵列输出端的BUCK电路的占空比，并使Vb＝Vn， Ib＝In，结束；
8 M. U# ]& o9 u: D   若：dI/dV＞-I/V， 则：微处理器按所述步骤5的方法减小占空比，并使Vb＝Vn，Ib＝In，结束；
4 S  U0 F8 Y. H, i7 |3 K! v   若：dI＜0， 则：微处理器按所述步骤5的方法增大占空比，并使Vb＝Vn，Ib＝In，结束；
2 L. F0 O, N/ w/ b* w4 o   若：dI/dV＜-I/V， 则：微处理器按所述步骤5的方法增大占空比，并使Vb＝Vn，Ib＝In，结束；
+ M, X% u2 C! l- T, f7 x: Z  所述BUCK电路含有：
  输入电容：该电容通过接入开关并接于所述太阳能电池光伏阵列输出端；
; \" U4 R) f" g2 p% I3 y# B6 O$ S, _   MOS管：该MOS管的控制端与所述脉宽调制脉冲形成电路的输出端相连，其余两端分别对地并接了一个上述输入电容和一个反接的二极管；
# O# j6 E1 k  l$ V$ M9 W; O2 |   输出滤波电容：该电容并接着一个储能用的铅酸蓄电池，该电容同时又经过一个滤波电感接所述的二极管的负极。
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[ 本帖最后由 新洁电子 于 2007-11-3 13:17 编辑 ]

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太阳能光伏电池的转换效率如果能提高到30%左右那应用范围就更大了

chengji9981

30%转化效率现在实验室早就有了，不过室外的环境以及太阳电池受到光谱，温度，还有输出特性的影响，所以现在还是有点困难的

bowei181

这方面的资料太少了，很难的。大力支持。。。。