[发明专利]一种太阳能电池最大功率跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种太阳能电池最大功率跟踪方法。

背景技术

由于太阳能电池的输出特性受日照强度和温度的影响比较大，当日照强度、温度等外界条件改变时，太阳能电池的输出功率特性会随之发生变化；而且即使是在同一日照强度和温度下，由于负载的不同，太阳能电池的输出功率也是不同的，所以光伏系统一般不采用将太阳能电池与负载直接相连的传统技术，而采取最大功率点跟踪技术，以确保太阳能电池能够输出最大功率。最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）技术的原理是系统通过一定的算法对太阳能电池的输出电流或输出电压进行控制，从而使得太阳能电池始终工作在最大功率状态。

现有的最大功率点跟踪技术，多采用扰动观测法，由于其变化步长固定，使得变化步长选择过小时导致太阳能电池长时间滞留在低功率输出状态，而步长选择过大时则导致系统振荡加剧，降低了太阳能的使用效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种太阳能电池最大功率跟踪方法。本发明不仅可以快速准确地对太阳能电池的最大功率点进行跟踪，而且在进入稳态后振荡幅度小，光伏系统工作稳定。本发明的技术方案如下：

一种太阳能电池最大功率跟踪方法，包括下列步骤：

（1）设初始时刻太阳能电池的输出电压记为U₁，输出电流值为I₁，对应太阳能电池的输出功率值记为P₁，判断U₁点与最大功率点U_mpp的位置关系，方法如下：对输出电压U₁施加一个负电压扰动ΔU，使得U’₁=U₁+ΔU，计算此时的功率扰动ΔP₁，设此工作周期为第一工作周期，若ΔP₁>0，则取第二个工作周期的工作电压U₂=U₁/2，否则，取第二个工作周期的工作电压U₂=U₁；根据U₂及此时测量出的电流值I₂的值得到对应的第二工作周期输出功率值为P₂；

（2）接下来判断U2点与最大功率点U_mpp的位置关系，并计算第二工作周期的功率扰动ΔP₂，若ΔP₂>0，则取第三个工作周期的工作电压U₃=U₂/2，否则，取第三个工作周期的工作电压U₃=(U₂+U₁)/2，并计算出对应的第三工作周期输出功率值为P₃；

（3）接下来判断U₃点与最大功率点U_mpp的位置关系，并计算第三工作周期的功率扰动ΔP₃，若ΔP₃>0，则取第四个工作周期的工作电压U₄=U₃/2，否则，取第三个工作周期的工作电压U₄=(U₃+Ux)/2，并计算出对应的第四工作周期输出功率值为P₄；

（4）在之后的工作周期中，执行以下判断方法：若ΔP_k-1*ΔP_k-2>0（k≥4），则取k步的工作电压U_k=(U_k-1+U_k-3)/2，否则，取U_k=(U_k-1+U_k-2)/2；

（5）重复进行第（4）步，寻找再下一个工作周期的输出电压，如此不断地重复寻找，当输出功率的变化值P_n和P_n-1的差值小于根据太阳能电池输出功率特性设定的最小阈值P_ε，就认为已经寻找到太阳能电池的输出最大功率点，此时所对应的工作周期的输出电压U_n，被认为是最大功率点对应的输出电压值U_mpp。

（6）当外界环境条件发生变化时，前后状态功率P_n和P_n-1的差值大于设定的阈值P_ε，此时重新进行步骤（1）至（5），对最大功率点进行跟踪寻找。