[发明专利]微型光伏阵列最大功率跟踪装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种微型光伏阵列最大功率跟踪装置及方法。

背景技术

光伏发电作为全球能源危机和环境问题的解决方案之一，得到了迅速的推广和应用。然而，光伏阵列的功率输出呈现非线性特性，并受到温度、光照强度、外界环境、负载等因素的影响，且随着工作电压的不同而变化。因此，在使用光伏阵列时需要对其进行最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power PointTracking)，在光伏阵列和负载之间加入一种装置来实时地跟踪光伏阵列的最大输出功率，提高光伏阵列的发电效率。

由于传统的微型光伏阵列最大功率跟踪装置采用模拟电路对输出功率进行跟踪，无法兼顾外界环境的变化对光伏阵列输出特性带来的影响，使得光伏阵列不能工作在真正的最大功率点处，降低了光伏阵列的发电效率。本发明装置将温度、光照强度、外界环境等因素考虑在内，将光伏阵列通过DC-DC变换器与负载相连，并实时采样光伏阵列的输出电流和输出电压，通过指定的控制算法由主控单元中的数字信号处理器DSP实时调节DC-DC变换器中开关管的占空比来改变光伏阵列的匹配负载，使光伏阵列工作于真正的最大功率点处，提高光伏阵列的发电量。

发明内容

针对上述背景技术中提到的传统功率跟踪装置对微型光伏阵列的输出功率跟踪受环境影响大，无法跟踪到最大功率等不足，本发明提出了一种微型光伏阵列最大功率跟踪装置及方法。

本发明的技术方案是，微型光伏阵列最大功率跟踪装置，其特征是该跟踪装置包括采样电路、主控单元、开关管驱动电路、DC-DC变换器，所述采样电路与所述主控单元连接；所述主控单元与所述开关管驱动电路连接；所述开关管驱动电路与所述DC-DC变换器连接；

所述采样电路包括电流采样电路、电压采样电路；

所述主控单元采用指定跟踪控制算法。

所述电流采样电路包括电流霍尔传感器、放大器U1-1、放大器U1-2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2；

电流霍尔传感器分别与电阻R1、电阻R2、电容C1连接；电阻R1的另一端接地；电容C1的另一端接地；电阻R2的另一端与放大器U1-1的负向输入端连接；电阻R4连接在放大器U1-1的负向输入端和输出端之间；放大器U1-1的正向输入端与电阻R3连接；电阻R3的另一端接地；放大器U1-1的输出端与电阻R5连接；电阻R5与放大器U1-2的负向输入端连接；电阻R7连接在放大器U1-2的负向输入端和输出端之间；放大器U1-2的正向输入端与电阻R6连接；电阻R6的另一端接地；放大器U1-2的输出端分别与电容C2、二极管D1的正极、二极管D2的负极连接；电容C2的另一端接地；二极管D1的负极接正5伏电源；二极管D2的正极接地。

所述电压采样电路包括电压霍尔传感器、电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、电容C1；

电压霍尔传感器分别与电阻R1、电阻R2、二极管D1的正极、二极管D2的负极、电容C1连接；电阻R1的另一端接直流电源；电阻R2的另一端接地；二极管D1的负极接正5伏电源；二极管D2的正极接地；电容C1的另一端接地。

所述DC-DC变换器采用的是Boost升压电路，所述Boost升压电路包括电感L、电容C、开关管Q、二极管D；

电感L与二极管D的正极连接；二极管D的负极与电容C的正极连接；电容C的负极与地相连；开关管Q的集电极连接在电感L与二极管D的正极之间；开关管Q的发射极与地相连。

微型光伏阵列最大功率跟踪方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：设置功率跟踪的电压区间为[Va，Vb]；分别对最大功率P_m、最大功率P_m时的电压V_m、第i次输出功率P_i、输出功率P_i时的电压V_i初始化；

步骤2：在步骤1所述的电压区间内对输出电压进行采样，计算光伏阵列的输出功率P_i；

步骤3：若输出功率P_i大于最大功率P_m，则令P_m＝P_i、V_m＝V_i；否则，i＝i+1；

步骤4：若电压V_i小于Vb，则返回步骤2；否则，光伏阵列的工作电压Vref＝Vm。