本發(fā)明涉及光伏系統(tǒng)中的太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置與方法。

背景技術(shù)：

能源供求問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，為了使地球環(huán)境得到改善，人們?cè)絹?lái)越重視新能源的開(kāi)發(fā)和利用，尤其是可再生能源的利用。太陽(yáng)能作為一種新型綠色能源，可解決因常規(guī)能源枯竭而引發(fā)的能源危機(jī)，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。而光伏發(fā)電則是當(dāng)前利用太陽(yáng)能的主要形式之一。光伏電池的輸出特性具有較強(qiáng)非線性特征，它的輸出功率不僅與光伏電池內(nèi)部特性有關(guān)，還受到外界環(huán)境條件(光照、溫度)的影響，采用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)(maximumpowerpointtrack,mppt)可有效提升光伏系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。常用mppt方法中開(kāi)路電壓系數(shù)法和短路電流系數(shù)法，控制簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但需要周期性的斷開(kāi)或短路光伏電池，導(dǎo)致較多功率損失，且其工作點(diǎn)并不是真正的最大功率點(diǎn)。擾動(dòng)觀察法通過(guò)對(duì)光伏板的輸出電壓施加擾動(dòng)，檢測(cè)輸出功率的變化來(lái)跟蹤最大功率。對(duì)定步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法，大步長(zhǎng)可提升跟蹤速度，但最大功率點(diǎn)附近功率振蕩大，能量損失嚴(yán)重；小步長(zhǎng)可減少能量損失，提高穩(wěn)態(tài)精度，但會(huì)降低跟蹤速度。電導(dǎo)增量法通過(guò)比較光伏電池的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來(lái)改變系統(tǒng)的控制信號(hào)。除此之外，還有基于智能控制的mppt方法，例如，基于模糊算法的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，具有穩(wěn)態(tài)精度高，魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，但該算法有效性依賴(lài)于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)；用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行最大功率跟蹤，但需要對(duì)每塊光伏板進(jìn)行訓(xùn)練以獲取其控制規(guī)則；采用滑膜變結(jié)構(gòu)控制提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但其參數(shù)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，實(shí)用性不高?；诖耍景l(fā)明提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置與方法，可以解決定步長(zhǎng)算法穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能相互矛盾的問(wèn)題，同時(shí)可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度，降低系統(tǒng)震蕩，并能夠快速穩(wěn)定地跟蹤光伏電池的最大輸出功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中定步長(zhǎng)算法穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能相互矛盾的問(wèn)題，提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置與方法。

本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路，dsp控制模塊，驅(qū)動(dòng)電路和顯示模塊；所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接dsp控制模塊，并分別將檢測(cè)到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)發(fā)送給dsp控制模塊；dsp控制模塊連接驅(qū)動(dòng)電路，并將pwm信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路，從而控制開(kāi)關(guān)管q1；顯示模塊連接dsp控制模塊，可實(shí)時(shí)顯示太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)。

所述電壓變換單元包括電感l(wèi)1、開(kāi)關(guān)管q1、電容c1、c2以及二極管d1；pv陣列的正極與電感l(wèi)1的一端連接，電感l(wèi)1的另一端連接開(kāi)關(guān)管q1的漏極和二極管d1的正極，電容c1的兩端分別連接pv陣列的正負(fù)極，開(kāi)關(guān)管q1的源極接地，二極管d1的負(fù)極連接負(fù)載以及電容c2的一端，電容c2的另一端接地；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接開(kāi)關(guān)管q1的柵極；

所述dsp控制模塊包括dsp芯片、cpld、調(diào)理電路、硬件保護(hù)電路、電源轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓電路、信號(hào)輸入接口、信號(hào)輸出接口、串行通信接口、jtag接口和485接口，所述調(diào)理電路接收所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并將調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送給dsp的a/d轉(zhuǎn)換接口，dsp芯片根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換接口的輸入信號(hào)生成pwm脈沖信號(hào)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路；所述顯示模塊通過(guò)485接口與所述dsp芯片進(jìn)行通訊。

一種上述太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置的控制方法，其包括以下步驟：

分別通過(guò)電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路檢測(cè)出當(dāng)前時(shí)刻的電壓upv(k)和電流ipv(k)以及前一時(shí)刻的電壓upv(k-1)和電流ipv(k-1)，然后輸入當(dāng)前時(shí)刻的電壓upv(k)和電流ipv(k)以及前一時(shí)刻的電壓upv(k-1)和電流ipv(k-1)計(jì)算出δipv＝ipv(k)-ipv(k-1)以及δupv＝upv(k)-upv(k-1)；

判斷δipv是否等于0；如果δipv等于0，進(jìn)一步判斷δupv是否等于0；如果δipv不等于0，則進(jìn)一步判斷是否等于

如果δipv等于0且δupv等于0，則令iref＝ipv(k)，然后返回，其中iref為下一時(shí)刻的電流參考值；如果δipv等于0且δupv不等于0，則進(jìn)一步判斷δupv是否大于0，如果δupv大于0則令iref＝ipv(k)+iinc，然后返回，其中，iinc為步長(zhǎng)調(diào)整參數(shù)；如果δupv不大于0則令iref＝ipv(k)-iinc，然后返回；

如果δipv不等于0且等于則令iref＝ipv(k)，然后返回；如果δipv不等于0且不等于則進(jìn)一步判斷是否大于如果大于則令iref＝ipv(k)+iinc，然后返回；如果不大于則令iref＝ipv(k)-iinc，然后返回。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

本發(fā)明提出的一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置與方法解決了定步長(zhǎng)算法穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能相互矛盾的問(wèn)題，相對(duì)于傳統(tǒng)的變步長(zhǎng)算法，能夠使工作點(diǎn)更加快速的向最大功率點(diǎn)移動(dòng)，從而具有更加的跟蹤速度，同時(shí)也具有較高的控制精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置與方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路，dsp控制模塊，驅(qū)動(dòng)電路和顯示模塊；所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接dsp控制模塊，并分別將檢測(cè)到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)發(fā)送給dsp控制模塊；dsp控制模塊連接驅(qū)動(dòng)電路，并將pwm信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路，從而控制開(kāi)關(guān)管q1；顯示模塊連接dsp控制模塊，可實(shí)時(shí)顯示太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)。

所述電壓變換單元包括電感l(wèi)1、開(kāi)關(guān)管q1、電容c1、c2以及二極管d1；pv陣列的正極與電感l(wèi)1的一端連接，電感l(wèi)1的另一端連接開(kāi)關(guān)管q1的漏極和二極管d1的正極，電容c1的兩端分別連接pv陣列的正負(fù)極，開(kāi)關(guān)管q1的源極接地，二極管d1的負(fù)極連接負(fù)載以及電容c2的一端，電容c2的另一端接地；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接開(kāi)關(guān)管q1的柵極；

所述dsp控制模塊包括dsp芯片、cpld、調(diào)理電路、硬件保護(hù)電路、電源轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓電路、信號(hào)輸入接口、信號(hào)輸出接口、串行通信接口、jtag接口和485接口，所述調(diào)理電路接收所述電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，并將調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送給dsp的a/d轉(zhuǎn)換接口，dsp芯片根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換接口的輸入信號(hào)生成pwm脈沖信號(hào)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路；所述顯示模塊通過(guò)485接口與所述dsp芯片進(jìn)行通訊。所述dsp芯片采用ti公司的c2000系列的tm320f2812芯片。

如圖2所示，一種上述太陽(yáng)能發(fā)電mppt控制裝置的控制方法，其包括以下步驟：

分別通過(guò)電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路檢測(cè)出當(dāng)前時(shí)刻的電壓upv(k)和電流ipv(k)以及前一時(shí)刻的電壓upv(k-1)和電流ipv(k-1)，然后輸入當(dāng)前時(shí)刻的電壓upv(k)和電流ipv(k)以及前一時(shí)刻的電壓upv(k-1)和電流ipv(k-1)計(jì)算出δipv＝ipv(k)-ipv(k-1)以及δupv＝upv(k)-upv(k-1)；

判斷δipv是否等于0；如果δipv等于0，進(jìn)一步判斷δupv是否等于0；如果δipv不等于0，則進(jìn)一步判斷是否等于

如果δipv等于0且δupv等于0，則令iref＝ipv(k)，然后返回，其中iref為下一時(shí)刻的電流參考值；如果δipv等于0且δupv不等于0，則進(jìn)一步判斷δupv是否大于0，如果δupv大于0則令iref＝ipv(k)+iinc，然后返回，其中，iinc為步長(zhǎng)調(diào)整參數(shù)；如果δupv不大于0則令iref＝ipv(k)-iinc，然后返回；

如果δipv不等于0且等于則令iref＝ipv(k)，然后返回；如果δipv不等于0且不等于則進(jìn)一步判斷是否大于如果大于則令iref＝ipv(k)+iinc，然后返回；如果不大于則令iref＝ipv(k)-iinc，然后返回。

本發(fā)明的mppt控制裝置與方法相對(duì)于傳統(tǒng)的變步長(zhǎng)算法，能夠使工作點(diǎn)更加快速的向最大功率點(diǎn)移動(dòng)，從而具有更加的跟蹤速度，同時(shí)也具有較高的控制精度。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。