[发明专利]用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探方法及装置。

背景技术

现今，由于资源和环境的问题，可再生能源技术广受人们的重视。特别是太阳能资源可以有效缓解石化能源危机、环境污染、偏远地区的供电等问题。为此，光伏电池(太阳能光伏电池)应运而生。光伏电池可以把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏电池大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。

由不同温度不同照度下光伏电池的电流-电压曲线可知，温度主要影响光伏电池的输出电压，而照度主要影响其输出电流。在不同的照度和环境温度下，其输出特性为非线性。当阳光辐射度和电池温度变化时，光伏电池输出电压、电流和输出功率随之改变。因此，每一个环境状态下光伏电池都有一个最大功率点(maximum power point，简称MPP)，此最大功率点随环境状态变化而变化。为了使光伏电池在不同温度、不同辐照度下的输出功率始终处于最大点，所采用的技术称之为最大功率跟踪技术，即MPPT。

现今最多的为扰动观察法，通过将相邻时刻的功率差与设定的常数进行比较，从而跟踪到光伏电池的最大功率点。该方法简单，但是存在功率点趋势的方向判断和步长选择的问题，跟踪速度和精度低，系统的抗扰动性能差，难以保证良好的系统动态特性和稳态性能。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探方法。该方法加快了光伏电池的最大功率点自寻优的过程和跟踪的精度，并且增强了系统的抗干扰性，减小了光伏电池在最大功率点处的振荡。

本发明的第二个目的在于提出一种用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探装置。

为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探方法，包括如下步骤：

S1：测量光伏电池在第一占空比下的第一输出电压和第一输出电流，根据所述第一输出电流选择占空比调整步长，并根据所述第一输出电压和第一输出电流计算第一功率；

S2：根据所述占空比调整步长对所述第一占空比进行调整以获得至少一个占空比调整值；

S3：分别计算所述至少一个占空比调整值对应的功率，并与所述第一功率进行比较以选择其中的功率最大值；和

S4：将所述功率最大值所对应占空比作为占空比设定值，并根据所述占空比设定值对所述光伏电池的输出功率进行调整。

根据本发明实施例的功率试探方法，通过从多个占空比调整值中选择最大功率对应的占空比，并根据该占空比对光伏电池的输出功率进行调整。从而加快了光伏电池的最大功率点自寻优的过程和跟踪的精度，简化功率跟踪程序的流程，提高系统可靠性，并且增强系统的抗干扰性，减小光伏电池在最大功率点处的振荡。

本发明第二方面的实施例提出了一种用于光伏电池最大功率跟踪的功率试探装置包括：降压式BUCK变换器，所述降压式BUCK变换器与光伏电池相连，用于在第一占空比下对所述光伏电池的直流电压进行降压变换；检测模块，所述检测模块与所述降压式BUCK变换器相连，用于检测所述降压式BUCK变换器降压变换后的第一输出电压和第一输出电流；信号处理模块，所述信号处理模块与所述检测模块相连，用于对所述第一输出电压和第一输出电流进行滤波和放大；控制模块，所述控制模块与所述信号处理模块相连，所述控制模块用于根据滤波和放大后的输出电压和输出电流选择占空比调整步长，并根据所述第一输出电压和第一输出电流计算第一功率，根据所述占空比调整步长对所述第一占空比进行调整以获得至少一个占空比调整值；隔离驱动模块，所述隔离驱动模块分别与所述控制模块和所述降压式BUCK变换器相连，用于根据所述每个占空比调整值驱动所述降压式BUCK变换器，所述降压式BUCK变换器在所述隔离驱动模块的驱动下输出与每个占空比调整值对应的电压和电流，所述降压式BUCK变换器在所述隔离驱动模块的驱动下依次输出与所述调整后的占空比对应的电压和电流，并由所述控制模块计算与所述每个占空比调整值对应的功率，并与所述第一功率进行比较以选择其中的功率最大值，所述控制模块将所述功率最大值所对应占空比作为占空比设定值，并根据所述占空比设定值对所述光伏电池的输出功率进行调整。