[发明专利]一种快速实现最大功率点跟踪的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及到水泵应用领域，对提高光伏水泵的效率有着重要的意义。

背景技术

现有的最大功率点跟踪技术：

太阳能电池是一种非线性直流电源，在日照强度一定的前提下，太阳能电池的输出功率近似于一个开口向下的抛物线。该曲线顶点对应的功率既是该日照强度下的太阳能电池的最大输出功率。随着温度与日照强度的不同，太阳能电池的最大输出功率点也会发生变化。因此为了提高效率并充分地应用光伏电池，就必须通过适当的控制方法来使光伏电池的工作点始终运行在最大功率点附近，这就是最大功率点跟踪方法（MPPT)。

目前，最大功率跟踪方法（MPPT）主要有两类：恒压式最大功率点跟踪法（CVT）和真正的最大功率点跟踪法（TMPPT）。

1）  CVT

由图1可以看出，忽略温度的变化，在不同日照强度下的最大功率点几乎落在同一根垂直线的两侧附近，这表明最大功率点总是近似在某一个恒定的电压值附近。只要事先知道太阳能电池在某一日照强度及温度下的最大功率点的电压大小，通过调整太阳能电池的端电压，使其能与事先得知的最大功率点电压相符，就可以达到最大功率点跟踪的效果。CVT实际上就是把最大功率点跟踪简化为稳压控制。

CVT的优点是控制简单、容易实现、可靠性高、系统不会出现震荡，有很好的稳定性。但其缺点也很明显，那就是控制精度差，由于忽略了温度的变化，故在四季之中温度变化大的区域尤其明显。

2）  TMPPT

TMPPT与CVT不同，它是“真正的最大功率跟踪”，即必须保证系统在不论何种日照及温度条件下，始终使太阳电池处于最大功率输出状态。最常用的方法是扰动观察法其原理是先让太阳能电池按照某一电压值输出，测得它的输出功率，然后给一个电压扰动，再测量输出功率，比较测得的两个功率值，如果功率值增加了，则继续沿相同方向的扰动，如果功率值减少了，则给反方向的扰动。

现有的扰动观察法存在明显不足当扰动步长小时，理论上能比较精确地追踪，但由于追踪时间非常长，在达到上一时刻的之前，很有可能己经改变，因此总是在追赶，很少能达到。若扰动步长较大，能很快找到大功率区域，但是往往跟踪过度，结果是在附近摆动，无法真正达到。

发明内容

本发明是在扰动观测法的基础上引入CVT法，先划分不同的温度区间，通过测试给每个温度区间引入一个基准电压，通过温度检测找到其对应的温度区间，然后在该区间内采用扰动观测法，找到最大功率点。这种方法既可以缩小扰动步长，提高精度，又可以缩短搜寻时间，使其能够迅速跟踪实际的最大功率输出点。

附图说明

图1不同日照强度下太阳能电池的伏安特性；图2太阳能电池的输出特性。

具体实施方式

1.  划分温度区间，寻找基准电压

原理如图2所示，可以采用10℃的温度区间，在多种日照强度下分别测得太阳能电池在温度区间-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃环境中的最大功率输出点，分别取各温度处不同日照强度下电压的平均值作为该温度处的基准电压，也即该温度区间的基准电压。

2.  检测温度，确定温度区间

通过温度传感器，实时监测温度，判断该温度所属区间，以此选取基准电压作为太阳能电池的起始输出电压。在跟踪过程中，温度区间若不变，不改变其MPPT过程。；当检测到温度处于另一个温度区间，即改变太阳能输出电压为相应温度区间的基准电压，再次启用MPPT。

3.  跟踪最大功率输出点

采用传统的扰动观测法来进行该温度区间内的最大功率点跟踪。先使太阳能电池以我们确定的基准电压输出，测得它的输出功率，然后给一个电压扰动，再测量输出功率，比较测

得的两个功率值，如果功率值增加了，则继续沿相同方向的扰动，如果功率值减少了，则给反方向的扰动。