[发明专利]最大功率追踪方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种最大功率追踪方法，具体是应用于风力发电和太阳能发电系统的最大功率追踪方法。最大功率追踪又称最大功率点跟踪，即Maximum Power Point Tracking，简称MPPT，指控制器能够实时侦测发电设备的发电电压，并追踪最大功率值，使系统以最高的效率对蓄电池充电或并入电网。

(二)背景技术

随着社会的快速发展，能源危机逐渐凸显，以风力发电和太阳能发电为主的新能源发电技术得到快速发展。MPPT技术是新能源发电系统的关键技术之一，短短十多年中，MPPT方法被不断的提出，常用的MPPT方法有：恒电压追踪(CVT)法、扰动观测法(P&O)、导纳增量法(INC)、间歇扫描法、实时监测法。

不同的MPPT方法适用于不同的场合。例如，在航天火箭和空间站这些需要大量资金的应用情况，MPPT控制器的成本和复杂性不如它的性能和可靠性重要。因为控制器需要在尽可能短的时间和不需周期调节的前提下，不断追踪到真正的最大功率点(MPP)，则P&O，INC和RCC较适合。太阳能汽车最需快速收敛到MPP，那么模糊控制，神经网络，RCC是较好选择。又因为太阳能汽车的负载主要包含电池，所以也可以考虑负载电流或电压最大化方法。

下面详细介绍几种常用MPPT方法的原理：

1)恒电压法(CVT)

恒电压追踪方法并不是严格意义上的最大功率追踪方式，它属于一种曲线拟合方式，其工作原理是：通过对光伏电池输出特性的分析可知，最大功率点一般位于(0.75～0.95)U_oc(开路电压)或者(0.85～0.95)I_sc(短路电流)之间，该特性与光伏电池的材料和制造工艺有很大关系。那么若当前温度下的电池开路电压已知，就可计算出此时的最大功率点电压，只要控制光伏电池的输出电压在这一点上，就可大致保证在该温度下光伏电池输出最大功率。把最大功率点追踪简化为恒电压追踪(CVT)，这就是CVT控制的理论依据。

衡电压法缺点在于，控制精度差，系统最大功率追踪的精度取决于给定电压值选择的合理性，控制的适应性差。当系统外界环境发生变化，如日照强度，光伏电池板温度发生改变时系统难以进行准确的最大功率点追踪。

2)扰动观测法(P&O)

扰动观测法的基本原理是人为给光伏电池组件的端口电压增加一个扰动量，将扰动前后的光伏电池输出功率进行比较：若扰动后光伏电池的输出功率增加，则说明此前的扰动能够提高光伏电池的输出功率，下一次则往相同的方向继续扰动光伏电池组的输出电压；反之，若扰动后光伏电池的输出功率减少，则说明扰动不利于增加光伏电池的输出功率，下一次则往相反的方向扰动。

由于扰动观测法需要时刻对光伏电池的端口电压进行扰动，因此也具有一些不可避免的缺点：稳态时，只能在最大功率点附近振荡运行，造成一定的功率损失，这个缺点是由扰动观测法自身的原理所造成的，因此无法进行完全的避免，只能通过合理选择扰动量大小的方法来减小功率损失。

3)增量电导法(INC)

光伏阵列输出功率P＝IV

两边对V求导，得

dPdV=d(IV)V=I+VdIdV]]>

说明书附图1示出了增量电导法的原理，如图示：

当dPdV>0]]>时，V小于最大功率点电压V_max；