[实用新型]光伏发电系统全局最大功率点跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子及自动控制技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏发电系统工作在复杂条件下的全局最大功率点跟踪装置。 

背景技术

最大功率点跟踪(MPPT)技术就是针对提高太阳能电池发电效率进行研究的。 

在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池是最基本的环节，若要提高整个系统的效率必须要提高太阳能电池的转换效率，使其输出功率为最大。然而，太阳能光伏电池的P-V特性具有非线性，并且它随着外界环境(温度、日照强度、遮挡等)的变化而变化，所以不好控制。但是，在某一特定的温度或日照强度总存在着一个最大功率点(Maximum Power Point，MPP)。因此，通过一定的算法加上相应的系统控制，可使太阳电池始终工作在MPP上，以实现最大功率输出，提高电池的转换效率。 

太阳能电池阵列的最大功率输出主要基于在变化的环境条件下调整负载曲线来完成，这也是目前所有最大功率跟踪方法的根本依据。因此随着温度和太阳强度的变化，要不断地调整输出负载工作点，使太阳能电池阵列一直处在对应的最大输出功率点上。 

太阳能光伏发电系统常用的最大功率点跟踪(MPPT)方法有：扰动观察法、电导增量法、定电压跟踪、功率回授法、最优梯度法、滞环比较法、间歇扫描法、模糊控制法、实时监控法、神经网络预测法以及功率匹配法。 

MPPT在控制理论方面的研究主要集中在： 

(1)优化控制，即通过建立优化效率数学模型，构造求解方法，从而得出光伏发电系统最大功率的输出； 

(2)模糊逻辑控制，它不需要调制输出电压从而避免了部分功率损失，通过定义输入量及输出量并借助MATLAB工具箱中的模糊逻辑原理来完成MPPT的控制； 

(3)人工神经网络控制，在天气发生间歇性变化的情况下，使得系统的精度及稳定性得到了提高，有效的输出最大功率； 

(4)自适应控制，针对固定步长寻优的缺点进行改进，能较快的跟踪太阳能光伏阵列的最大功率，并具有较高的跟踪精度； 

(5)二次插值法，虽然太阳能光伏电池的输出特性呈非线性，但是在某一时刻其输出功率相对于占空比是连续可导的，有且仅有一个极点，因此采用二次插值法来进行最大功率点跟踪具有较好的跟踪性能。 

从最大功率点跟踪研究的进展来看，无论是电力电子技术应用方面还是在控制理论方面，其研究基础都是基于两种方法之上，即扰动观察法、电导增量法。这些方法主要适应于P-V特性上存在单个峰值点情况，然而光伏发电系统的电池板在部分遮挡的条件下P-V特性曲线将存在多个局部最大功率点，所以常规的MPPT方法不能很好地适应在环境突变，及其在部分遮挡(如云层、建筑物、植物等)等复杂条件下，光伏发电系统最大功率输出的工作状况。因此设计快速的寻找全局最大功率点的方法是非常有意义的，同时设计能提高光电转换效率又能降低成本的全局最大功率点跟踪装置是非常必要的。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低并且具有较高太阳能电池发电效率的光伏发电系统全局最大功率点跟踪装置。 

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案： 

一种光伏发电系统全局最大功率点跟踪装置，其包括光伏电池阵列及光伏电池阵列的输出电压、输出电流检测电路；其还包括： 

一控制器，其带有A/D转换和PWM(脉宽调制)输出，控制器芯片内置有全局最大功率点跟踪控制算法程序； 

一BOOST电路；所述光伏电池阵列的输出一路接光伏电池阵列的输出电压检测电路，一路接输出电流检测电路，所述光伏电池阵列的输出电压、输出电流检测电路的输出端接所述控制器的输入；所述控制器的控制输出经PWM驱动电路控制BOOST电路；光伏电池阵列的输出接BOOST电路的输入；BOOST电路的输出接负载。 

所述控制器采用型号为TMS320F28027的DSP芯片为佳。