应用于光伏电池最大功率跟踪的分段自适应爬山法及系统

摘要

本发明提供一种应用于光伏电池最大功率跟踪的分段自适应爬山法及系统，其方法是通过对光伏电池输出功率进行分区，然后通过将相邻两时刻的功率差与设定值进行比较，找出当前功率所在的区域，再调节占空比进行下一时刻功率测量，直到找出最大功率点；其系统包括依次电路连接的光伏电池、DC/DC变换器和铅酸蓄电池，DC/DC变换器和铅酸蓄电池之间的电路设有电压检测模块和电流检测模块，电压检测模块和电流检测模块的出口端分别与微处理器连接，微处理器的出口端通过隔离/驱动电路与DC/DC变换器连接。本发明加快了最大功率点的跟踪速度，提高系统抗干扰性，也加快了系统最大功率点自寻优过程，同时减小了其系统在最大功率点处的震荡。

主权项

应用于光伏电池最大功率跟踪的分段自适应爬山法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初始化系统，设定初始变量，包括常数M、常数e1、常数e2、slope＝+1和Vmax；同时将光伏电池的输出功率分成大步长逼近区、自适应爬山区和最大功率区；其中，Vmax为系统输出电压的最大值；(2)测量光伏电池在k时刻输出的电压值Vk和电流值Ik并通过信号调理电路送至系统中微处理器的A/D转换模块，然后功率计算模块根据公式P＝V×I计算k时刻的功率值Pk，再根据公式|ΔP|＝|Pk‑P(k‑1)|计算出k时刻和(k‑1)时刻的功率变化值|ΔP|；(3)微处理器的分析比较模块将|ΔP|与e1进行比较，若|ΔP|≤e1，则此时光伏电池的输出功率在其最大功率区内，最大功率区处理模块通过PWM端口输出信号，系统返回步骤(2)进行下一时刻的功率变化值测量和计算；若|ΔP|＞e1，则此时光伏电池的输出功率在其自适应爬山区或大步长逼近区，系统进入步骤(4)继续计算；(4)将|ΔP/a(k‑1)|与e2进行比较，若|ΔP/a(k‑1)|≤e2，则此时光伏电池的输出功率在其自适应爬山区，自适应爬山区处理模块通过PWM端口输出信号，系统进入步骤(5)进行自适应爬山区占空比的调节；若|ΔP/a(k‑1)|＞e2，则此时光伏电池的输出功率在其大步长逼近区，大步长逼近区处理模块通过PWM端口输出信号，系统进入步骤(6)进行大步长逼近区占空比的调节；其中，所述a(k‑1)为(k‑1)时刻占空比D(k‑1)的调整步长，通过以下公式进行自动在线调整a(k+1)＝M|ΔP|/a(k)；式中，a(k)为k时刻占空比Dk的调整步长，0＜a(k)≤1；ΔP为光伏电池在相邻两时刻的功率变化值；M为常数；(5)判断ΔP是否大于0，若ΔP＞0，则slope＝+1；若ΔP＜0，则slope＝‑1；然后改变占空比Dk，得到(k+1)时刻的占空比D(k+1)并经过隔离/驱动电路送至DC/DC变换器，最后返回步骤(2)进行下一时刻的功率变化值测量和计算；其中，占空比D(k+1)通过公式D(k+1)＝Dk+α(k)·slope计算得到；(6)判断Vk与Vmax的大小关系，若Vk＞Vmax，则slope＝‑1；若Vk＜Vmax，则slope＝+1；然后改变占空比Dk，得到(k+1)时刻的占空比D(k+1)并经过隔离/驱动电路送至DC/DC变换器，最后返回步骤(2)进行下一时刻的功率变化值测量和计算；其中，占空比D(k+1)通过公式D(k+1)＝Dk+α(k)·slope计算得到；(7)重复步骤(2)至步骤(6)，直至跟踪到光伏电池的最大输出功率。