專利名稱：一種快速實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到水泵應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)提高光伏水泵的效率有著重要的意義。
技術(shù)背景
現(xiàn)有的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)太陽能電池是一種非線性直流電源，在日照強(qiáng)度一定的前提下，太陽能電池的輸出功率近似于一個(gè)開口向下的拋物線。該曲線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率既是該日照強(qiáng)度下的太陽能電池的最大輸出功率。隨著溫度與日照強(qiáng)度的不同，太陽能電池的最大輸出功率點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化。因此為了提高效率并充分地應(yīng)用光伏電池，就必須通過適當(dāng)?shù)目刂品椒▉硎构夥姵氐墓ぷ鼽c(diǎn)始終運(yùn)行在最大功率點(diǎn)附近，這就是最大功率點(diǎn)跟蹤方法(MPPT)。
目前，最大功率跟蹤方法(MPPT)主要有兩類恒壓式最大功率點(diǎn)跟蹤法(CVT)和真正的最大功率點(diǎn)跟蹤法(TMPPT )。
1) CVT由圖1可以看出，忽略溫度的變化，在不同日照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)幾乎落在同一根垂直線的兩側(cè)附近，這表明最大功率點(diǎn)總是近似在某一個(gè)恒定的電壓值附近。只要事先知道太陽能電池在某一日照強(qiáng)度及溫度下的最大功率點(diǎn)的電壓大小，通過調(diào)整太陽能電池的端電壓，使其能與事先得知的最大功率點(diǎn)電壓相符，就可以達(dá)到最大功率點(diǎn)跟蹤的效果。 CVT實(shí)際上就是把最大功率點(diǎn)跟蹤簡(jiǎn)化為穩(wěn)壓控制。
CVT的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、可靠性高、系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)震蕩，有很好的穩(wěn)定性。但其缺點(diǎn)也很明顯，那就是控制精度差，由于忽略了溫度的變化，故在四季之中溫度變化大的區(qū)域尤其明顯。
2) TMPPTTMPPT與CVT不同，它是“真正的最大功率跟蹤”，即必須保證系統(tǒng)在不論何種日照及溫度條件下，始終使太陽電池處于最大功率輸出狀態(tài)。最常用的方法是擾動(dòng)觀察法其原理是先讓太陽能電池按照某一電壓值輸出，測(cè)得它的輸出功率，然后給一個(gè)電壓擾動(dòng)，再測(cè)量輸出功率，比較測(cè)得的兩個(gè)功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)沿相同方向的擾動(dòng)，如果功率值減少了，則給反方向的擾動(dòng)。
現(xiàn)有的擾動(dòng)觀察法存在明顯不足當(dāng)擾動(dòng)步長(zhǎng)小時(shí)，理論上能比較精確地追蹤，但由于追蹤時(shí)間非常長(zhǎng)，在達(dá)到上一時(shí)刻的之前，很有可能己經(jīng)改變，因此總是在追趕，很少能達(dá)到。若擾動(dòng)步長(zhǎng)較大，能很快找到大功率區(qū)域，但是往往跟蹤過度，結(jié)果是在附近擺動(dòng)， 無法真正達(dá)到。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上引入CVT法，先劃分不同的溫度區(qū)間，通過測(cè)試給每個(gè)溫度區(qū)間引入一個(gè)基準(zhǔn)電壓，通過溫度檢測(cè)找到其對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間，然后在該區(qū)間內(nèi)采用擾動(dòng)觀測(cè)法，找到最大功率點(diǎn)。這種方法既可以縮小擾動(dòng)步長(zhǎng)，提高精度，又可以縮3短搜尋時(shí)間，使其能夠迅速跟蹤實(shí)際的最大功率輸出點(diǎn)。


圖1不同日照強(qiáng)度下太陽能電池的伏安特性；圖2太陽能電池的輸出特性。
具體實(shí)施方式
1.劃分溫度區(qū)間，尋找基準(zhǔn)電壓原理如圖2所示，可以采用10°C的溫度區(qū)間，在多種日照強(qiáng)度下分別測(cè)得太陽能電池在溫度區(qū)間-20°C、-10°C、0°C、10°C、20°C、30V、40°C環(huán)境中的最大功率輸出點(diǎn)，分別取各溫度處不同日照強(qiáng)度下電壓的平均值作為該溫度處的基準(zhǔn)電壓，也即該溫度區(qū)間的基準(zhǔn)電壓。
2.檢測(cè)溫度，確定溫度區(qū)間通過溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，判斷該溫度所屬區(qū)間，以此選取基準(zhǔn)電壓作為太陽能電池的起始輸出電壓。在跟蹤過程中，溫度區(qū)間若不變，不改變其MPPT過程。；當(dāng)檢測(cè)到溫度處于另一個(gè)溫度區(qū)間，即改變太陽能輸出電壓為相應(yīng)溫度區(qū)間的基準(zhǔn)電壓，再次啟用MPPT。
3.跟蹤最大功率輸出點(diǎn)采用傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀測(cè)法來進(jìn)行該溫度區(qū)間內(nèi)的最大功率點(diǎn)跟蹤。先使太陽能電池以我們確定的基準(zhǔn)電壓輸出，測(cè)得它的輸出功率，然后給一個(gè)電壓擾動(dòng)，再測(cè)量輸出功率，比較測(cè)得的兩個(gè)功率值，如果功率值增加了，則繼續(xù)沿相同方向的擾動(dòng)，如果功率值減少了，則給反方向的擾動(dòng)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上引入CVT法，先劃分不同的溫度區(qū)間，通過測(cè)試給每個(gè)溫度區(qū)間引入一個(gè)基準(zhǔn)電壓，通過溫度檢測(cè)找到其對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間，然后在該區(qū)間內(nèi)采用擾動(dòng)觀測(cè)法，找到最大功率點(diǎn)，這種方法既可以縮小擾動(dòng)步長(zhǎng)，提高精度，又可以縮短搜尋時(shí)間，使其能夠迅速跟蹤實(shí)際的最大功率輸出點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上引入CVT法，先劃分不同的溫度區(qū)間，通過測(cè)試給每個(gè)溫度區(qū)間引入一個(gè)基準(zhǔn)電壓，通過溫度檢測(cè)找到其對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間，然后在該區(qū)間內(nèi)采用擾動(dòng)觀測(cè)法，找到最大功率點(diǎn),這種方法既可以縮小擾動(dòng)步長(zhǎng)，提高精度，又可以縮短搜尋時(shí)間，使其能夠迅速跟蹤實(shí)際的最大功率輸出點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102520755SQ20111036101
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者司松海, 周成林, 徐蛟 申請(qǐng)人:江蘇興航智控科技股份有限公司