本發(fā)明涉及光伏系統(tǒng)中的太陽能電池最大功率點跟蹤控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

能源供求問題越來越嚴重，為了使地球環(huán)境得到改善，人們越來越重視新能源的開發(fā)和利用，尤其是可再生能源的利用。太陽能作為一種新型綠色能源，可解決因常規(guī)能源枯竭而引發(fā)的能源危機，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。而光伏發(fā)電則是當前利用太陽能的主要形式之一。采用最大功率點跟蹤技術(shù)可有效提升光伏系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。常用mppt方法中開路電壓系數(shù)法和短路電流系數(shù)法，控制簡單易于實現(xiàn)，但需要周期性的斷開或短路光伏電池，導致較多功率損失，且其工作點并不是真正的最大功率點。電導增量法通過比較光伏電池的電導增量和瞬間電導來改變系統(tǒng)的控制信號。除此之外，還有基于智能控制的mppt方法，例如，基于模糊算法的最大功率點跟蹤控制策略，具有穩(wěn)態(tài)精度高，魯棒性強的特點，但該算法有效性依賴于設計者的經(jīng)驗；采用滑膜變結(jié)構(gòu)控制提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，但其參數(shù)設計較為復雜，實用性不高。基于此，本發(fā)明提供了太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)與方法，可以在較短時間內(nèi)追蹤到最大功率點，具有較好的穩(wěn)定性和精度，并且追蹤過程平穩(wěn)迅速。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中定步長算法穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能不能兼顧的問題，提供了一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)與方法。

本發(fā)明提供了一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓檢測電路，電流檢測電路，dsp控制器，驅(qū)動電路，開關(guān)s1，開關(guān)管q2和負載，所述開關(guān)管q1、q2的柵極分別連接dsp控制器，電壓檢測電路和電流檢測電路分別連接dsp控制器，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發(fā)送給dsp控制器；dsp控制器通過發(fā)送控制信號pwm1、pwm2分別控制開關(guān)管q1和q2；dsp控制器通過驅(qū)動電路控制開關(guān)s1的開閉。

所述電壓變換單元包括電感l(wèi)1、開關(guān)管q1、電容c1、c2以及二極管d1；pv陣列的正極與電感l(wèi)1的一端連接，電感l(wèi)1的另一端連接開關(guān)管q1的漏極以及二極管d1的正極，二極管d1的負極連接負載，開關(guān)s1的一端連接開關(guān)管q1的源極和負載，負載的兩端分別連接電容c2的兩端，開關(guān)s1的另一端連接開關(guān)管q2的漏極和電容c1的一端，電容c1的另一端連接pv陣列的正極，開關(guān)管q2的源極連接pv陣列的負極。

一種上述太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)的控制方法，其包括以下步驟：

(1)初始化精度參數(shù)ε，以及步長調(diào)整參數(shù)λ，令λ＝1，初始步長參數(shù)du0＞＞ε，此處du0可設置為0.005v，k為計數(shù)變量，令k＝0；

(2)通過dsp控制器控制驅(qū)動電路打開開關(guān)s1，測量開路電源uoc，并將啟動電壓設置為ust＝0.78uoc；

(3)判斷|dp|是否小于等于ε，如果是，則直接返回；如果否，則進一步判斷dp/du是否大于0，如果dp/du大于0，則令擾動方向參數(shù)flag＝-1，然后執(zhí)行步驟(4)；如果dp/du不大于0，則進一步判斷|dp|是否大于等于功率變化閾值參數(shù)α，用于判斷環(huán)境參數(shù)是否發(fā)生了突變，如果|dp|大于等于α，則表明環(huán)境參數(shù)發(fā)生了突變，令k＝0，然后執(zhí)行步驟(4)；如果|dp|不大于等于α，則表明環(huán)境參數(shù)未發(fā)生突變，令擾動方向參數(shù)flag＝-1，然后執(zhí)行步驟(4)；其中，dp、du分別為功率、電壓變化量；

(4)令λ＝flag/2^k,uk+1＝uk+λdu0；然后令dp＝pk+1-pk，k值加1，返回執(zhí)行步驟(3)；其中，uk,pk,uk+1,pk+1分別為當前時刻和下一時刻的電壓和功率值。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：

本發(fā)明提出的太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)與方法可以在較短時間內(nèi)追蹤到最大功率點，具有較好的穩(wěn)定性和精度，并且追蹤過程平穩(wěn)迅速。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制方法流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)與方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)，包括pv陣列，電壓變換單元，電壓檢測電路，電流檢測電路，dsp控制器，驅(qū)動電路，開關(guān)s1，開關(guān)管q2和負載，所述電壓變換單元包括電感l(wèi)1、開關(guān)管q1、電容c1、c2以及二極管d1；pv陣列的正極與電感l(wèi)1的一端連接，電感l(wèi)1的另一端連接開關(guān)管q1的漏極以及二極管d1的正極，二極管d1的負極連接負載，開關(guān)s1的一端連接開關(guān)管q1的源極和負載，負載的兩端分別連接電容c2的兩端，開關(guān)s1的另一端連接開關(guān)管q2的漏極和電容c1的一端，電容c1的另一端連接pv陣列的正極，開關(guān)管q2的源極連接pv陣列的負極；開關(guān)管q1、q2的柵極分別連接dsp控制器，電壓檢測電路和電流檢測電路分別連接dsp控制器，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發(fā)送給dsp控制器；dsp控制器通過發(fā)送控制信號pwm1、pwm2分別控制開關(guān)管q1和q2；dsp控制器通過驅(qū)動電路控制開關(guān)s1的開閉。

如圖2所示，一種上述太陽能光伏陣列變步長mppt控制系統(tǒng)的控制方法，其包括以下步驟：

(1)初始化精度參數(shù)ε，以及步長調(diào)整參數(shù)λ，令λ＝1，初始步長參數(shù)du0＞＞ε，此處du0可設置為0.005v，k為計數(shù)變量，令k＝0；

(2)通過dsp控制器控制驅(qū)動電路打開開關(guān)s1，測量開路電源uoc，并將啟動電壓設置為ust＝0.78uoc；

(3)判斷|dp|是否小于等于ε，如果是，則直接返回；如果否，則進一步判斷dp/du是否大于0，如果dp/du大于0，則令擾動方向參數(shù)flag＝-1，然后執(zhí)行步驟(4)；如果dp/du不大于0，則進一步判斷|dp|是否大于等于功率變化閾值參數(shù)α，用于判斷環(huán)境參數(shù)是否發(fā)生了突變，如果|dp|大于等于α，則表明環(huán)境參數(shù)發(fā)生了突變，令k＝0，然后執(zhí)行步驟(4)；如果|dp|不大于等于α，則表明環(huán)境參數(shù)未發(fā)生突變，令擾動方向參數(shù)flag＝-1，然后執(zhí)行步驟(4)；其中，dp、du分別為功率、電壓變化量；

(4)令λ＝flag/2^k,uk+1＝uk+λdu0；然后令dp＝pk+1-pk，k值加1，返回執(zhí)行步驟(3)；其中，uk,pk,uk+1,pk+1分別為當前時刻和下一時刻的電壓和功率值。

系統(tǒng)仿真結(jié)果顯示，上述mppt控制方法每次均能夠在小于0.05秒的時間內(nèi)追蹤到最大功率點，具有較好的穩(wěn)定性和精度，并且追蹤過程平穩(wěn)迅速。

本發(fā)明的mppt控制系統(tǒng)與方法相對于傳統(tǒng)的算法，提高了最大功率點跟蹤的速度和穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)震蕩，可以快速穩(wěn)定地跟蹤光伏電池的最大輸出功率，滿足系統(tǒng)最大功率的跟蹤要求。

應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。