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《最大功率点跟踪原理及实现方法的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第10期太阳能学报Vol127,No1102006年10月ACTAENERGIAESOLARISSINICAOct.,2006文章编号:0254-0096(2006)10-0997-05最大功率点跟踪原理及实现方法的研究赵庚申,王庆章,许盛之(南开大学光电子研究所,天津市300071)摘要:对最大功率跟踪控制中DC-DC变换器的原理和控制方法进行了实验研究,利用DC-DC转换电路测量和单片机控制系统实现最大功率点跟踪,使太阳电池始终保持最大功率输出;同时提出了实现最大功率跟踪的控制方法,并通过实测结果说明最大功率跟踪系统的效
2、果。关键词:光伏系统;DC-DC变换器;最大功率点跟踪中图分类号:TK51314文献标识码:BV上升而减少。实现最大功率点跟踪实质上是一个0引言自寻优过程,即通过控制太阳电池端电压V,使电池光伏系统工作时,太阳电池在一定的温度和日能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最照强度下具有唯一的最大功率点,当太阳电池工作大功率,不断获得最大功率输出,这就是太阳电池的在该点时能输出当前温度和日照条件下的最大功最大功率跟踪。实现最大功率跟踪有不同的方法,率。但由于太阳电池的输出特性受负荷状态、日照如间歇扫描法、功率回授法、扰动观察法、电导增
3、量量、环境温度等因素的影响,太阳电池阵列的电压和法等。比较各种方法,各有所长,笔者觉得电导增量电流均发生很大的变化,从而使输出功率不稳定,即法最大的优点是当太阳电池上的照度产生变化时,最大功率点时刻在变化,导致光伏系统效率降低。其输出端电压能以平稳的方式追随其变化,其电压另外,由于太阳电池的输出特性是复杂的非线性形波动较扰动观察法小,不易引起输出电压振荡,输出式,难以确定其数学模型,所以无法用解析法求取最功率稳定。大功率。因此如何进一步提高太阳电池的转换效率,充分利用光伏阵列所转换的能量,一直是太阳能光伏发电系统研究的重要方向。为了
4、充分利用太阳能以获取最大功率输出,必须跟踪、控制太阳电池的最大功率点,最大限度地利用太阳能。1太阳电池的最大功率点跟踪原理和[1]控制方法图1太阳电池输出功率特性曲线在光伏系统中一般要求太阳电池始终输出最大Fig11Outputpowercharactercurvesofsolarcell功率,即系统要能跟踪太阳电池输出的最大功率点。111最大功率点跟踪原理图1为太阳电池阵列的输出功率特性P-V曲线。由线性电路原理如图2。图可知,当太阳电池工作电压小于最大功率点电压图2中负载上的功率为:2Umax时,输出功率随太阳电池端电压V上升而
5、增加;2ViPR=IRo=@Ro(1)工作电压大于最大功率点电压Umax时,输出功率随oRi+Ro收稿日期:2005-05-13基金项目:/十五0国家重大科技攻关项目(2002BA901A44)998太阳能学报27卷图3升降压DC-DC转换器原理图图2简单的线性电路Fig13Buck-BoostDC-DCconvenersschenaticdiagramFig12Simpllinearitycircuit在开关管处于导通状态时,电源给电感充电,L将式(1)对Ro求导,因为Vi、Ri都是常数,所以可得:上的电流逐渐增大;在开关管截止时
6、,电感放电,LdPRo2Ri-Ro=Vi3(2)上的电流逐渐减少。图4显示了电感L、负载R上dRo(Ri+Ro)电流的变化波形以及c、p点间的电压Vc-p和输出电当Ro=Ri时,PR有最大值。对于线性电路来o压Vo的变化波形。从图4中可看出:输出电流Io说,当负载电阻等于电源内阻时,电源有最大功率输与电感上的电流IL方向相反,而且输出电压Vo与出。虽然太阳电池和DC-DC变换电路都是强非线Vc-p的极性也相反。可以看出采用限制蓄电池充电性的,但在极短的时间内,可认为是线性电路。因电压范围的方法非常方便,只要根据输入电压,通过此,只要
7、调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终调节Q1的占空比就可以完成。等于太阳电池的内阻,就可实现太阳电池的最大功率输出,也就实现了太阳电池的最大功率点跟踪。从图2中可以看出,当Ro=Ri时,Ro两端的电压是ViP2,这表明若Ro两端的电压等于ViP2,PR同样也o是最大值。因此在实际应用中,通过调节负载两端的电压实现太阳电池的最大功率点跟踪。112最大功率点跟踪的控制方法DC-DC变换器是一种通过控制电压将不可控的直流输入变为可控的直流输出的变换电路,目前被图4升降压DC-DC转换电路波形图广泛应用于开关电源、逆变系统和用直流电动机
8、驱Fig14Buck-BoostDC-DCconverenscircuitwaveforms[2]动的设备中。我们在设计中将DC-DC变换器接入[4]113最大功率点跟踪的算法太阳电池的输入回路,并将对DC-DC变换器的输本文采用增量
