[发明专利]一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置与方法

说明书

本发明涉及光伏系统中的太阳能发电最大功率点跟踪控制技术领域，尤其涉及的是一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置与方法。本发明提供的一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置，包括PV阵列，电压变换单元，电压检测装置，电流检测装置，基于DSP的MPPT控制模块，显示模块，驱动电路和负载。本发明还提供了一种变步长MPPT控制方法，可以在较短时间内追踪到最大功率点，具有较好的稳定性和精度，并且追踪过程平稳迅速。

技术领域

本发明涉及光伏系统中的太阳能发电最大功率点跟踪控制技术领域，尤其涉及的是一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置与方法。

背景技术

能源供求问题越来越严重，为了使地球环境得到改善，人们越来越重视新能源的开发和利用，尤其是可再生能源的利用。太阳能作为一种新型绿色能源，可解决因常规能源枯竭而引发的能源危机，受到国内外的广泛关注。而光伏发电则是当前利用太阳能的主要形式之一。采用最大功率点跟踪技术可有效提升光伏系统的能量转换效率。常用MPPT方法中开路电压系数法和短路电流系数法，控制简单易于实现，但需要周期性的断开或短路光伏电池，导致较多功率损失，且其工作点并不是真正的最大功率点。电导增量法通过比较光伏电池的电导增量和瞬间电导来改变系统的控制信号。由于常规电导增量法的步长为固定步长，因此在响应速度和稳态精度之问无法兼顾，当选取较大的步长时跟踪速度得到提高，但稳态功率损失较多；选取较小的步长时跟踪精度得到保障，但跟踪速度下降。为了解决稳态精度和响应速度之间的矛盾，本发明提出了一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置与方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中定步长算法稳态性能和动态性能不能兼顾、传统变步长算法收敛速度较慢的问题，提供了一种新型的太阳能发电用变步长MPPT控制装置与方法。

本发明提供了一种太阳能发电用变步长MPPT控制装置，包括PV阵列，电压变换单元，电压检测装置，电流检测装置，基于DSP的MPPT控制模块，显示模块，驱动电路和负载，所述电压变换单元包括电容C1、电感L1、开关管Q1、二极管D1以及电容C2；电容C1的两端分别与PV阵列的正负极连接，电感L1的一端连接PV阵列的正极，另一端连接开关管Q1的漏极以及二极管D1的正极，开关管的源极接地，二极管D1的负极连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，驱动电路的输出端连接开关管Q1的栅极；电压检测装置和电流检测装置连接基于DSP的MPPT控制模块，并分别将检测到的电压信号和电流信号发送给MPPT控制模块；MPPT控制模块连接驱动电路，并将PWM信号发送给驱动电路，电压变换单元的输出端连接负载；MPPT控制模块还连接有显示模块，可以实时的显示系统的电压、电流和功率数据。

一种上述改进的MPPT控制装置的控制方法，其包括以下步骤：

(1)通过电压检测装置和电流检测装置分别检测出当前时刻电压U(k)和当前时刻电流I(k)，并得到电压增量△U＝U(k)-U(k-1)，电流增量△I＝I(k)-I(k-1)，功率增量△P＝U(k)*I(k)-U(k-1)*I(k-1)；然后计算得到△P△U、△P/△U；其中，U(k-1)、I(k-1)分别为前一采用时刻的电压值和电流值；

(2)判断△P/△U的绝对值是否大于K，如果是，则令Us＝STEP1,然后执行步骤(3)；如果否，则令Us＝STEP2，然后执行步骤(3)；其中，K为预设的定值，C为常数，Us为扰动步长，STEP1为固定步长因数，STEP2为变化步长因数；

(3)判断△P△U是否等于0，如果是，则直接返回；如果否，则进一步执行步骤(4)；

(4)判断△P△U是否大于0，如果是，则令Uref＝U(k)+Us，然后返回；如果否，则令Uref＝U(k)-Us，然后返回；其中，Uref为参考电压值。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：