基于DSP的光伏電池最大功率跟蹤算法設(shè)計(jì)

圖4 Boost電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

對光伏電池陣列進(jìn)行最大功率跟蹤過程中，工作電壓的控制是通過Boost升壓電路完成的。當(dāng)占空比D越大時，Boost電路的輸入阻抗就越小，占空比D越小時，Boost電路的輸入阻抗就越大。通過改變Boost電路的占空比D，使其等效輸入阻抗與光伏輸出阻抗相匹配，實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率輸出，這是采用Boost電路能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率跟蹤的理論依據(jù)。對于Boost電路的工作原理，本文不再贅述。

4 最大功率跟蹤時的問題

采用電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率跟蹤過程中，通過調(diào)節(jié)Boost電路的占空比來實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列的工作點(diǎn)電壓的控制，從而達(dá)到最大功率的跟蹤。然而通過光伏電池的電壓/電流曲線和電壓/功率曲線可以看出，工作在恒壓源區(qū)和恒流源區(qū)是改變相同步長的工作電壓對光伏電池的輸出功率改變是不同的。在恒流源區(qū)內(nèi)，輸出電流對工作電壓的改變敏感度很低，而在恒壓源區(qū)對電流的影響卻是非常明顯。為了能夠更快、更精確的追蹤到光伏電池的最大功率輸出的工作電壓電流，需要對跟蹤的方法進(jìn)行改進(jìn)。

5 改進(jìn)方法

根據(jù)相同工作電壓變化量在恒壓源區(qū)和恒流源區(qū)的不同影響效果，對兩個區(qū)內(nèi)電壓變化的步長作適當(dāng)調(diào)整，提高最大功率跟蹤的效率。經(jīng)過測試，通常使用的光伏電池的最大功率點(diǎn)電壓一般為其開路電壓的（0.75-0.85）倍，所以恒流源區(qū)與恒壓源區(qū)電壓范圍的比例關(guān)系大概是4:1。如果判斷出當(dāng)前光伏電池陣列工作于恒壓源區(qū)時，其工作電壓肯定大于最大功率點(diǎn)電壓，要朝著減小工作電壓的方向變化，取它的電壓變化步長為△V；反之，如果判斷出當(dāng)前光伏電池陣列工作于恒流源區(qū)時，其工作電壓肯定小于最大功率點(diǎn)電壓，要朝著增大工作電壓的方向變化。為了提高跟蹤速度，取它的電壓變化步長為4△V。

為了提高最大功率跟蹤的精度，在一定的溫度和光照強(qiáng)度時，當(dāng)光伏電池的輸出功率與當(dāng)前條件下所能達(dá)到的最大功率接近到一定程度時，對它的跟蹤步長△V進(jìn)行調(diào)制，將△V適當(dāng)變小，使其更精確的跟蹤最大功率。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，光照強(qiáng)度突然發(fā)生變化瞬間，光伏電池兩端的工作電壓不會發(fā)生明顯變化，相反，光伏電池的輸出電流會發(fā)生瞬間的明顯變化。根據(jù)這一特點(diǎn)來判斷△V應(yīng)采用大步長值△V2還是小步長值△V1。在系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)計(jì)時，需要根據(jù)具體的光伏電池參數(shù)，來確定工作電流的變化量 的值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。改進(jìn)后的電導(dǎo)增量法流程圖如圖5所示。

圖5 改進(jìn)后的電導(dǎo)增量法流程

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)波形很容易看出，采用改進(jìn)后的電導(dǎo)增量算法的光伏系統(tǒng)，在光照強(qiáng)度很穩(wěn)定時，直流母線電壓的波動非常??；當(dāng)光照強(qiáng)度突然變化時，直流母線上的電壓也非常穩(wěn)定，電流迅速增大，保證光伏電池始終做最大的輸出。

圖6 光強(qiáng)突變時的母線電流和電壓

7 結(jié)語

利用TMS320LF2407數(shù)字信號控制器作為主要控制芯片，采用改進(jìn)的MPPT控制方式，該系統(tǒng)具有很好的動態(tài)響應(yīng)和跟蹤精度，具有跟蹤光伏電池陣列最大功率點(diǎn)的功能，提高了系統(tǒng)的效率，充分利用了能源。