今天小編要講的是光伏電池最大功率跟蹤算法的研究。今天的內(nèi)容要從圖1開始。圖1中的U（k）、I（k）是光伏電池陣列檢測(cè)到的當(dāng)前電壓和電流值，U（k-1）、I（k-1）是上一周期的電壓、電流采樣值。光伏電池陣列與Boost電路相接時(shí)，假設(shè)外部負(fù)載仍為純電阻負(fù)載，并忽略Boost電路本身阻抗的情況下，根據(jù)Boost電路的阻抗變換關(guān)系，容易得出Boost電路的等效輸入阻抗為Req=（1-D）2R。D為Boost電路的開關(guān)占空比，R為電阻性負(fù)載的阻抗。

圖1電導(dǎo)增量法的控制流程圖

對(duì)光伏電池陣列最大功率進(jìn)行跟蹤的過程中，工作電壓的控制是通過Boost升壓電路完成的。當(dāng)占空比D越大時(shí)，Boost電路的輸入阻抗就越小，占空比D越小時(shí)，Boost電路的輸入阻抗就越大。通過改變Boost電路的占空比D，使其等效輸入阻抗與光伏輸出阻抗相匹配，實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出，這是采用Boost電路能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率跟蹤的理論依據(jù)。關(guān)于Boost電路的工作原理，大家也都了解，假如新手有疑惑，可以查看電源網(wǎng)相關(guān)文章，本文不再贅述。

最大功率跟蹤時(shí)的問題

在采用電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率跟蹤過程中，通過調(diào)節(jié)Boost電路的占空比來實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列的工作點(diǎn)電壓的控制，從而達(dá)到最大功率的跟蹤。然而通過光伏電池的電壓/電流曲線和電壓/功率曲線可以看出，工作在恒壓源區(qū)和恒流源區(qū)是改變相同步長的工作電壓對(duì)光伏電池的輸出功率改變是不同的。在恒流源區(qū)內(nèi)，輸出電流對(duì)工作電壓的改變敏感度很低，而在恒壓源區(qū)對(duì)電流的影響卻是非常明顯。為了能夠更快、更精確的追蹤到光伏電池的最大功率輸出的工作電壓電流，要對(duì)跟蹤的方法進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)方法

由于相同工作電壓變化量在恒壓源區(qū)和恒流源區(qū)的不同影響效果，可以對(duì)兩個(gè)區(qū)內(nèi)電壓變化的步長作適當(dāng)調(diào)整，提高最大功率跟蹤的效率。經(jīng)過測(cè)試，通常使用的光伏電池的最大功率點(diǎn)電壓一般為其開路電壓的（0.75-0.85）倍，所以恒流源區(qū)與恒壓源區(qū)電壓范圍的比例關(guān)系大概是4：1。假如判斷出當(dāng)前光伏電池陣列工作于恒壓源區(qū)時(shí)，其工作電壓肯定大于最大功率點(diǎn)電壓，要朝著減小工作電壓的方向變化，取它的電壓變化步長為△V；反之，假如判斷出當(dāng)前光伏電池陣列工作于恒流源區(qū)時(shí)，其工作電壓肯定小于最大功率點(diǎn)電壓，要朝著增大工作電壓的方向變化。為了提高跟蹤速度，取它的電壓變化步長為4△V。

圖2改進(jìn)后的電導(dǎo)增量法流程

為了提高跟蹤最大功率的精確度，在一定的溫度和光照強(qiáng)度下，當(dāng)光伏電池的輸出功率與當(dāng)前條件下所能達(dá)到的最大功率接近時(shí)，調(diào)制跟蹤步長△V，將△V適當(dāng)變小，可以使其更精確地跟蹤最大功率。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，光照強(qiáng)度突然發(fā)生變化瞬間，光伏電池兩端的工作電壓不會(huì)發(fā)生明顯變化，相反，光伏電池的輸出電流會(huì)發(fā)生瞬間的明顯變化。根據(jù)這一特點(diǎn)來判斷△V應(yīng)采用大步長值△V2還是小步長值△V1。在系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體的光伏電池參數(shù)，來確定工作電流的變化量的值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。改進(jìn)后的電導(dǎo)增量法流程圖如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖3的實(shí)驗(yàn)波形中我們可以很容易地看出，采用電導(dǎo)增量算法改進(jìn)后的光伏系統(tǒng)，在光照強(qiáng)度穩(wěn)按時(shí)，直流母線電壓的波動(dòng)非常小；當(dāng)光照強(qiáng)度突然變化時(shí)，直流母線上的電壓也非常穩(wěn)定，電流迅速增大，保證光伏電池始終做最大的輸出。

圖3光強(qiáng)突變時(shí)的母線電流和電壓

結(jié)語

根據(jù)上文的描述，利用TMS320LF2407數(shù)字信號(hào)控制器作為重要控制芯片，采用改進(jìn)的MppT控制方式，該系統(tǒng)具有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和跟蹤精度，具有跟蹤光伏電池陣列最大功率點(diǎn)的功能，提高了系統(tǒng)的效率，充分利用了能源。