一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法

摘要

一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法。属于电气控制技术领域。电路硬件上只采集输出的电流信号；利用单片机的运算处理能力，对直流变换器的脉宽实施控制和调节，用太阳能组件发出的电能经直流变换器给蓄电池充电，并根据日照强度的变化，实时地调节直流变换器的脉宽，使输出功率接近太阳电池组件的最大功率点运行。本发明的技术效果：经设备运行后确定，硬件上只采集输出的电流信号，软件太阳能最大功率点跟踪的误差小于1％，硬件效率大于93％。

权利要求

1.一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法，其特征是：电路硬件上只采集输出的电流信号；利用单片机的运算处理能力，对直流变换器的脉宽实施控制和调节，用太阳能电池组件发出的电能经直流变换器给蓄电池充电，并根据日照强度的变化，实时地调节直流变换器的脉宽,使输出功率接近太阳能电池组件的最大功率点运行；具体含有以下步骤：步骤1：初始化各变量；PWM占空比变量P＝0；占空比修正变量D＝1；占空比固定的偏移常量M＝5；

步骤2：以当前PWM占空比值P输出，并保存为P_A；采集一次电流，并保存为I_A；

步骤3：PWM占空比值P在P_A基础上减去一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_B，采集一次电流，保存为I_B；

步骤4：PWM占空比值P在P_A基础上加上一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_C，采集一次电流，保存为I_C；

步骤5：PWM占空比值P改回之前保存的P_A；

步骤6：判断I_B和I_C是否都比I_A要小；如果是，转到步骤9，如果否，执行步骤7；

步骤7：判断如果I_B大于I_C，接着判断当前修正值D的正负，如果为负，修正值D减小1，如果为正，修正值D设为-1；如果I_B小于I_C，接着判断当前修正值的正负，如果为正，修正值D增加1，如果为负修正值D设为1；

步骤8：PWM占空比值P与修正值D值叠加，产生一个新的P值；即P＝P+D；

步骤9：输出新的PWM占空比值P；跳转到步骤2；依此循环，逐步加速逼近最大功率点；

到达后急停；动态地保持住临近最大功率点的电压。

说明书

一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法

技术领域

[0001] 本发明为一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法。属于电气控制技术领域。

背景技术

[0002] 最大功率点跟踪是太阳能发电中的一项重要的关键技术，它是指，为充分利用太阳能，控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法，使阵列始终工作在最大功率点上。

[0003] 目前常用的太阳能最大功率点跟踪算法有恒定电压跟踪法、登山法、滞环比较法、二次插值法等，但这些算法基本都是采集电池组件输出的电压和电流值后进行最大功率点跟踪运算，这些算法都存在跟踪的速度较慢，采集信号多(电流和电压)，在光伏充电系统中应用时，表现出来的现象就是系统故障率高(采集信号多，增加了硬件的复杂性和故障率)，在光照发生剧烈变化时，系统响应慢，软件易发生死机等。

发明内容

[0004] 本发明目的针对上述不足，硬件上只采集输出的电流信号，简化了硬件电路，减少了故障率。设计一新的控制方法，利用单片机的运算处理能力，对直流变换器的脉宽实施控制和调节，用太阳能组件发出的电能经直流变换器给蓄电池充电，并根据日照强度的变化，实时地调节直流变换器的脉宽，使输出功率接近太阳电池组件的最大功率。

[0005] 一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法，含有以下步骤：

[0006] 步骤1：初始化各变量；PWM占空比变量P＝0；占空比修正变量D＝1；占空比固定的偏移常量M＝5；

[0007] 步骤2：以当前PWM占空比值P输出，并保存为P_A；采集一次电流，并保存为I_A；

[0008] 步骤3：PWM占空比值P在P_A基础上减去一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_B，采集一次电流，保存为I_B；

[0009] 步骤4：PWM占空比值P在P_A基础上加上一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_C，采集一次电流，保存为I_C；

[0010] 步骤5：PWM占空比值P改回之前保存的P_A；

[0011] 步骤6：判断I_B和I_C是否都比I_A要小；如果是，转到步骤9，如果否，执行步骤7；

[0012] 步骤7：判断如果I_B大于I_C，接着判断当前修正值D的正负，如果为负，修正值D减小1，如果为正，修正值D设为-1；如果I_B小于I_C，接着判断当前修正值的正负，如果为正，修正值D增加1，如果为负修正值D设为1；

[0013] 步骤8：PWM占空比值P与修正值D值叠加，产生一个新的P值；即P＝P+D；

[0014] 步骤9：输出新的PWM占空比值P；跳转到步骤2；依此循环，逐步加速逼近最大功率点；到达后急停；动态地保持住临近最大功率点的电压。

[0015] 本发明的技术效果：

[0016] 经设备运行后确定，硬件上只采集输出的电流信号，软件太阳能最大功率点跟踪的误差小于1％，硬件效率大于93％。

附图说明

[0017] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

[0018] 图1为本发明的硬件框图。

[0019] 图2为本发明的程序流程图。

具体实施方式

[0020] 显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

[0021] 实施例1：如图1的硬件框图所示，单片机连接电流采集装置和太阳能电池组件，单片机将脉宽输出指令信号连接DC-DC直流变换器，DC-DC直流变换器连接太阳能电池组件和蓄电池。

[0022] 太阳能电池组件给DC-DC直流变换器和单片机供电，电流采集装置采集输出电流信号送入单片机，单片机根据输出电流的变化，运算处理后输出脉宽输出指令控制信号到DC-DC直流变换器后，DC-DC直流变换器控制输出电流值，完成太阳能最大功率点跟踪的控制。

[0023] 实施例2：如图2的程序流程图所示，一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法，含有以下步骤；

[0024] 步骤1：初始化各变量；PWM占空比变量P＝0；占空比修正变量D＝1；占空比固定的偏移常量M＝5；

[0025] 步骤2：以当前PWM占空比值P输出，并保存为P_A；采集一次电流，并保存为IA；

[0026] 步骤3：PWM占空比值P在P_A基础上减去一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_B，采集一次电流，保存为I_B；

[0027] 步骤4：PWM占空比值P在P_A基础上加上一个常量M；输出此时的PWM占空比值P_C，采集一次电流，保存为I_C；

[0028] 步骤5：PWM占空比值P改回之前保存的P_A；

[0029] 步骤6：判断I_B和I_C是否都比I_A要小；如果是，转到步骤9，如果否，执行步骤7；

[0030] 步骤7：判断如果I_B大于I_C，接着判断当前修正值D的正负，如果为负，修正值D减小1，如果为正，修正值D设为-1；如果I_B小于I_C，接着判断当前修正值的正负，如果为正，修正值D增加1，如果为负修正值D设为1；

[0031] 步骤8：PWM占空比值P与修正值D值叠加，产生一个新的P值；即P＝P+D；

[0032] 步骤9：输出新的PWM占空比值P；跳转到步骤2；依此循环，逐步加速逼近最大功率点；到达后急停；动态地保持住临近最大功率点的电压。

[0033] 实施例3：如图2的程序流程图所示，一种应用于光伏充电系统的最大功率点跟踪的控制方法，含有以下步骤；

[0034] 步骤1；初始化；设置：

[0035] P＝0 PWM占空比控制变量；

[0036] D＝1 PWM占空比修正变量；

[0037] M＝5 PWM占空比固定偏移常量；

[0038] 步骤2；保存当前P值为P_A，采集一次电流，保存为I_A；

[0039] 步骤3；赋值P＝P_A-M，采集一次电流，保存为I_B；

[0040] 步骤4；赋值P＝P_A+M，采集一次电流，保存为I_C；

[0041] 步骤5；恢复P值，即P＝P_A；

[0042] 步骤6；如果I_A＞＝I_B并且I_A＞＝I_C；如果是，转向步骤15；否则转向步骤7；

[0043] 步骤7；如果I_B＞I_C，如果是，转向步骤8；否则转向步骤11；

[0044] 步骤8；如果D＜0，如果是，转向步骤9；否则转向步骤10；

[0045] 步骤9；赋值D＝D-1；

[0046] 步骤10；赋值D＝-1；

[0047] 步骤11；如果D＞0，如果是，转向步骤12；否则转向步骤13；

[0048] 步骤12；赋值D＝D+1；

[0049] 步骤13；赋值D＝1；

[0050] 步骤14；PWM原值与修正值叠加，即P＝P+D；

[0051] 步骤15；输出新的P值；跳转到步骤2；依此循环。

[0052] 如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。