專利名稱：一種太陽能充電系統(tǒng)及其最大功率點跟蹤裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種太陽能充電系統(tǒng)及其最大功 率點跟蹤裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷發(fā)展能源問題已經(jīng)變得越來越重要，特別是不可再生能源的不斷 減少導致的能源危機的加聚，這就使開發(fā)新能源成了目前的主要任務，太陽能作為一種新 能源，具有取之不盡、用之不竭以及無污染等優(yōu)點，是未來解決能源問題的重要途徑之一。太陽能光伏發(fā)電是通過太陽能電池板將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的一種方式，由太陽 能電池的輸出特性可知，太陽能電池存在唯一的最大功率點。圖IA是相同光強(1000W/m2) 不同溫度下功率與電壓的曲線圖，圖IB是相同溫度(25°C)不同光強下功率與電壓的曲 線圖，結(jié)合圖IA和圖1B，太陽能電池的輸出特性受光強和溫度的變化影響很大，這就使太 陽能的輸出特性不斷改變，最大功率點也在不斷改變，另外實際應用中負載的變化也會導 致最大功率點的改變，在目前硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率還不是很高而價格又比較高的情況 下，高效率的使用太陽能電池板是非常重要的，因此MPPT (Maximum Power PointTracking, 最大功率點的跟蹤)已經(jīng)成為太陽能光伏發(fā)電的熱點問題。MPPT是指能夠?qū)崟r偵測太陽能 板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。近些年來 人們對最大功率跟蹤技術(shù)進行了深入的研究，研究出了很多最大功率跟蹤算法，下面簡單 介紹一下現(xiàn)有的最大功率跟蹤算法。一、基于太陽能自身特性的算法這些算法都是基于太陽能電池的輸出特性和對理論模型分析和論證得到的，如恒 壓法、開路電壓法、短路電流法等方法。(1)、恒電壓法恒電壓法根據(jù)太陽能電池在不同的日照強度和一定的溫度下最大功率點電壓 Vmpp基本不變的原理，通過控制光伏陣列的輸出電壓Vo恒定工作在電壓Vmpp來完成對最 大功率點的跟蹤。恒電壓法控制簡單，成本低，但在實際應用中很難保證光伏陣列的溫度一 直不變，特別是在一些溫差很大的地域，恒電壓法的弊端就更加明顯了。(2)、開路電壓法開路電壓法的基本原理是當光伏陣列工作在最大功率點時，它的工作電壓Vop 跟它的開路電壓Voc總是成一定的線性比例關(guān)系，即Vop = kXVoc,比例系數(shù)k一般都取為 0. 78 (誤差在士2% )，因此可以讓光伏陣列的工作電壓設定為0. 78倍的開路電壓，此時光 伏陣列即工作在最大功率點。這種方法類似于定電壓跟蹤法，但恒電壓跟蹤法是跟蹤恒定 的電壓，而開路電壓法跟蹤變化的電壓。開路電壓法存在的主要問題是需要檢測開路電壓 這樣會帶來供電短時中斷和干擾，另外就是實際中開路電壓和最大功率點電壓之間的比例 關(guān)系會因電池板的材料以及生產(chǎn)廠家的不同而不同。(3)、短路電流法
短路電流法的基本原理和開路電壓法類似，根據(jù)最大功率點電流和短路電流之間 近似的比例關(guān)系，即Iop = kXI步驟Sc，通過檢測短路電流來使太陽能電池工作在最大功 率點附近。短路電流法的缺點和開路電壓法也基本相同，檢測短路電流會帶來干擾，并且最 大功率點電流和短路電流之間的比例關(guān)系也不好確定。二、基于dP/dV = O的算法這些算法根據(jù)太陽能電池的P-V曲線特性，在最大功率點時dP/dV = 0，在最大功 率點的左側(cè)dP/dV > 0，在最大功率點右側(cè)dP/dV < 0來實現(xiàn)最大功率跟蹤的，如擾動觀察 法、增量電導法等方法。(1)、擾動觀察法擾動觀察法主要是依據(jù)最大功率點時dP/dV = 0，在最大功率點左側(cè)dP/dV > 0， 在最大功率點右側(cè)dP/dV < 0。dP、dV分別代表相鄰兩個采樣周期光伏器件的輸出功率和輸 出電壓的變化。該方法通過不斷調(diào)節(jié)光伏器件MPPT電路的工作狀態(tài)來比較電路調(diào)整前后 光伏器件輸出功率和輸出電壓來尋找最大功率點，擾動觀察法的缺點就是始終存在擾動， 并且當光強突變時算法的最大功率跟蹤有可能會失敗。(2)、增量電導法增量電導法也是常用的一種MPPT控制方法，其控制思想與擾動觀察法類似，也是 利用dP/dV的方向進行最大功率點跟蹤控制，只是光伏器件工作在最大功率點時控制有所
不同。由P = VI和最大功率點處的光伏器件特性dP/dV = 0可推導出公式^= 0,
dV V
首先假設光伏陣列模塊工作在一給定工作點；然后采樣光伏陣列模塊的電壓和電流，計算 Δ V (n) =V(n)-V(n-l)和Δ I = I (η)-I (n-l)，其中(n)表示新的采樣值，(η-1)表示前一次 的采樣值；如果為0，表明工作電壓沒有改變，可以直接利用△ I的符號判斷最大功率 點的位置；Δ I為0表明功率點沒變返回進入下一調(diào)整周期，如果Δ I大于0調(diào)整占空比使 電壓升高來增大功率，如果ΔI小于0調(diào)整占空比使電壓降低來減小功率(光強降低了)， 反之如果ΔΥ不為0則依據(jù)Δ I/ΔV+I/V的符號判斷；最后根據(jù)前一次的電流參考值加上 本次檢測所得信息得到新的電流參考值。當輸出電導的變化量等于輸出電導的負值時，光 伏陣列模塊工作在最大功率點。增量電導法在光強較強的時候最大功率跟蹤的效果較好， 光強穩(wěn)定的時候算法可以穩(wěn)定到最大功率點，算法的缺點就是光強較低的時候最大功率跟 蹤的效果下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述缺陷，提供一種太陽能充電控制器的最 大功率跟蹤點的方法，該方法具有較好的最大功率點跟蹤的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功 率點的跟蹤方法，每隔第一時間通過下述方法進行一次最大功率點的跟蹤，所述第一時間 大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間第一側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，若判斷第一改變后 的功率小于第一改變前的功率，則執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第一改變后的功率不小于第一 改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第一側(cè)調(diào)節(jié)；第二側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，所述第二改變與所 述第一改變互為反運算，若判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率，則執(zhí)行所述第 一側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列 的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)。在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法中，每隔第二時間，通 過全局最大功率點跟蹤以確定最大功率點的占空比，并將最大功率點的占空比設定為當前 占空比，所述第二時間為第一時間的整數(shù)倍。在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法中，通過調(diào)節(jié)占空比改 變太陽能電池陣列輸出電壓，使所述太陽能電池陣列的輸出電壓在大于蓄電池電壓且小于 預設上限電壓范圍內(nèi)逐漸變化，以找到最大功率點，并將該最大功率點所對應的占空比設 定為最大功率點的占空比。在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法中，所述第一改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池陣列的輸出電壓，所述第二改 變則為通過調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池板陣列的輸出電壓；或所述第一改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池陣列的輸出電壓，所述第二改 變則為通過調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池板陣列的輸出電壓。本發(fā)明還構(gòu)造一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，包括A.判斷第一時間是否到達，若是，則進行步驟B ；若否，則重復執(zhí)行步驟A，所述第 一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；B.通過將當前占空比增加第一預設值來減小當前太陽能電池陣列的輸出電壓，并 判斷占空比增加第一預設值后所對應的功率是否小于占空比增加第一預設值前所對應的 功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟D ；若否，則轉(zhuǎn)步驟C ；C.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第一側(cè)次數(shù)為零，進行步驟 B ；D.將當前第一側(cè)次數(shù)加1，并判斷當前第一側(cè)次數(shù)是否為預設的第一側(cè)次數(shù)，若 是，則轉(zhuǎn)步驟E ；若否，則轉(zhuǎn)步驟B ；E.通過將當前占空比減小第二預設值來增加當前太陽能電池陣列的輸出電壓，并 判斷當前占空比是否小于最大功率點的占空比，若是，則轉(zhuǎn)步驟F;若否，則重復執(zhí)行該步 驟；F.判斷占空比減小第二預設值后所對應的功率是否小于占空比減小第二預設值 前所對應的功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟H ；若否，則轉(zhuǎn)步驟G ；G.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第二側(cè)次數(shù)為零，進行步驟 E ；H.將當前第二側(cè)次數(shù)加1，并判斷當前第二側(cè)次數(shù)是否為預設的第二側(cè)次數(shù)，若 是，則轉(zhuǎn)步驟I ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E ；I.將最大功率點的占空比設定為當前占空比，并執(zhí)行步驟A。在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法中，在步驟A之前還包括
AO.判斷第二時間是否達到，所述第二時間為第一時間的整數(shù)倍，若是，則轉(zhuǎn)步驟 Al ；若否，則轉(zhuǎn)步驟A ；Al.通過全局最大功率點跟蹤確定最大功率點的占空比，并將最大功率點的占空 比設定為當前占空比，然后執(zhí)行步驟A。本發(fā)明還構(gòu)造一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置，用于根據(jù)所采樣的 太陽能電池陣列輸出的電壓和電流來控制PWM驅(qū)動模塊輸出相應占空比的PWM驅(qū)動信號， 包括第一時間控制單元，用于在每隔第一時間到達時，啟動第一側(cè)調(diào)節(jié)單元和第二側(cè) 調(diào)節(jié)單元，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；第一側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，在判斷第 一改變后的功率小于第一改變前的功率時，啟動第二側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第一改變后的功 率不小于第一改變前的功率時，將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為 最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行該第一側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能；第二側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，且所述第 二改變與所述第一改變互為反運算，在判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率時， 啟動所述第一側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率時，則將當 前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行該 第二側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能。在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置中，還包括第二時間控制單元，用于在每隔第二時間到達時，啟動最大功率點確定單元，所述 第二時間為第一時間的整數(shù)倍；最大功率點確定單元，用于在第二時間到達時，通過全局最大功率點跟蹤以確定 最大功率點，并將最大功率所對應的占空為設定為當前占空比。本發(fā)明還構(gòu)造一種太陽能充電系統(tǒng)，包括太陽能電池陣列、最大功率點的跟蹤裝 置、PWM驅(qū)動模塊和變換器，最大功率點的跟蹤裝置根據(jù)所采樣的太陽能電池陣列輸出的電 壓和電流來控制PWM驅(qū)動模塊輸出相應占空比的PWM驅(qū)動信號，變換器根據(jù)相應占空比的 PWM驅(qū)動信號變換太陽能電池陣列輸出的電壓，使其始終以最大功率輸出，所述最大功率點 的跟蹤裝置包括第一時間控制單元，用于在每隔第一時間到達時，啟動第一側(cè)調(diào)節(jié)單元和第二側(cè) 調(diào)節(jié)單元，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；第一側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，在判斷第 一改變后的功率小于第一改變前的功率時，啟動第二側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第一功率不小于 第一改變前的功率時，將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率 點的占空比，并重復地執(zhí)行該第一側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能；第二側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓占空比做第二改變，且 所述第二改變與所述第一改變互為反運算，在判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功 率時，啟動所述第一側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率時，則 將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復地 執(zhí)行該第二側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能。
在本發(fā)明所述的太陽能充電系統(tǒng)中，所述最大功率跟蹤點裝置還包括第二時間控制單元，用于在每隔第二時間到達時，啟動最大功率點確定單元，所述 第二時間為第一時間的整數(shù)倍；最大功率點確定單元，用于在第二時間到達時，通過全局最大功率點跟蹤以確定 最大功率點，并將最大功率所對應的占空為設定為當前占空比。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果由于每隔第一時間就跟蹤一次最大 功率點，所以即使光強發(fā)生了變化，也能快速的跟蹤到變化后的最大功率跟蹤點，另外，在 光強穩(wěn)定時，可以精確的穩(wěn)定在最大功率點，因此，該方案具有較好的最大功率點跟蹤的穩(wěn) 態(tài)性能和動態(tài)性能。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖IA是相同光強(1000W/m2)不同溫度下功率與電壓的曲線圖；圖IB是相同溫度(25°C )不同光強下功率與電壓的曲線圖；圖2是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)實施例一的邏輯圖；圖3是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置實施例一的邏輯圖；圖4是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置實施例二的邏輯圖；圖5是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法的實施例二的流程圖；圖6是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法的實施例三的流程圖。
具體實施例方式在圖2示出的本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)實施例一的邏輯圖中，該太陽能充電系統(tǒng) 包括太陽能電池陣列300、最大功率跟蹤點裝置100、PWM驅(qū)動模塊200和變換器400，其中， 最大功率跟蹤點裝置100根據(jù)所采樣的太陽能電池陣列輸出的電壓和電流來控制PWM驅(qū)動 模塊200，使PWM驅(qū)動模塊200向變換器400輸出相應占空比的PWM驅(qū)動信號，變換器400根 據(jù)相應占空比的PWM驅(qū)動信號變換太陽能電池陣列300輸出的電壓并輸出至蓄電池。應當 說明的是，若要保證太陽能電池陣列300工作在最大功率點，就要保證太陽能電池陣列300 向變換器400輸出最大的功率點所對應的電壓，在蓄電池對變換器400輸出電壓的箝位作 用下，只要最大功率跟蹤裝置根據(jù)最大功率跟蹤方法發(fā)出相應占空比的PWM驅(qū)動信號，就 可以使太陽能電池陣列以最大功率輸出。圖3是本發(fā)明太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置實施例一的邏輯圖，在本 實施例中，該最大功率點的跟蹤裝置100可以包括相互連接的第一時間控制單元111、第一 側(cè)調(diào)節(jié)單元112和第二側(cè)調(diào)節(jié)單元113，其中，第一時間控制單元111，用于在每隔第一時間到達時，啟動第一側(cè)調(diào)節(jié)單元112和 第二側(cè)調(diào)節(jié)單元113，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度 的時間，在此應當說明的是，本申請中所提及的最大功率點的跟蹤時間為執(zhí)行最大功率點 跟蹤方法找到最大功率點的時間，光強變化預設幅度的時間則認為是光強發(fā)生明顯變化的 時間，光強變化預設幅度的時間可以依據(jù)實際測試光強發(fā)生突變時間確定。第一側(cè)調(diào)節(jié)單元112，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，在判斷第一改變后的功率小于第一改變前的功率時，啟動第二側(cè)調(diào)節(jié)單元113 ；在判斷第一改變 后的功率不小于第一改變前的功率時，將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比 設定為最大功率點的占空比，并重復地執(zhí)行該第一側(cè)調(diào)節(jié)單元112的功能，在此應當說明 的是，功率的計算是根據(jù)所采樣的電壓和電流計算的。第二側(cè)調(diào)節(jié)單元113，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，且所 述第二改變與所述第一改變互為反運算，在判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率 時，啟動所述第一側(cè)調(diào)節(jié)單元112 ；在判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率時， 則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復 地執(zhí)行該第二側(cè)調(diào)節(jié)單元113的功能。圖4是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置實施例二的邏輯圖，應 當說明的是，該最大功率點的跟蹤裝置與圖3所示裝置的相同部分請參考上述說明，在此 不做贅述，下面僅說明該裝置與圖3所示裝置所不同的地方，相比圖3所示的裝置，本實施 例的裝置還可以包括第二時間控制單元114，用于在每隔第二時間到達時，啟動最大功率點確定單元 115，所述第二時間為第一時間的整數(shù)倍；最大功率點確定單元115，用于在第二時間到達時，通過全局最大功率點跟蹤以確 定最大功率點，并將最大功率所對應的占空為設定為當前占空比，在通過全局最大功率點 跟蹤以確定最大功率點的過程中，可通過調(diào)節(jié)占空比來改變太陽能電池陣列 輸出電壓，使 所述太陽能電池陣列的輸出電壓在大于蓄電池電壓且小于預設上限電壓范圍內(nèi)逐漸變化， 以找到最大功率點，并將該最大功率點所對應的占空比設定為最大功率點的占空比。另外， 預設上限電壓的確定可參考標準光強下(STC)時的開路電壓，或者參考光強更強溫度更低 的條件下的開路電壓，以該開路電壓所對應的最大功率點電壓為參考來設定上限電壓，同 時可保留一定的余量就一定能滿足光強低于STC條件而溫度遠遠高于STC溫度條件時的電 壓上限。通過該方法進行全局最大功率點跟蹤，可減小全局最大功率跟蹤的范圍，從而減小 功率損失和擾動。在本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法的實施例一中，每隔第一時 間，通過下述步驟進行一次最大功率點的跟蹤，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間， 且小于光強變化預設幅度的時間第一側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，若判斷第一改變后 的功率小于第一改變前的功率，則執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第一改變后的功率不小于第一 改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的 占空比，并重復執(zhí)行第一側(cè)調(diào)節(jié)；第二側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，若判斷第二改變后 的功率小于第二改變前的功率，則執(zhí)行所述第一側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第二改變后的功率不小于 第二改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率 點的占空比，并重復執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)。應當說明的是，所述第一改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池陣列的輸出電 壓，所述第二改變則為通過調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池板陣列的輸出電壓；或所述第一 改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池陣列的輸出電壓，所述第二改變則為通過調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池板陣列的輸出電壓。實施本實施例的最大功率點的跟蹤方法，由于每隔第一時間就跟蹤一次最大功率 點，所以即使在光強發(fā)生了變化，也能快速的跟蹤到最大功率跟蹤點的變化，另外，在光強 穩(wěn)定時，可以精確的穩(wěn)定在最大功率點，因此，具有較好的最大功率點跟蹤的穩(wěn)態(tài)性能和動 態(tài)性能。圖5示出了本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法的實施例二的流 程圖，在該方法中，第一時間記為t，每隔t時間跟蹤一次最大功率點，所述第一時間t大于 最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間，該方法具體包括以下步驟步驟S200.判斷第一時間是否達到，若是，則轉(zhuǎn)步驟S201 ；若否，則重復執(zhí)行步驟 S200 ；步驟S201.通過將當前占空比增加第一預設值來減小當前太陽能電池陣列的輸 出電壓；步驟S202.判斷占空比增加第一預設值后所對應的功率是否小于占空比增加第一預設值前所對應的功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟S204 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟S203 ；
步驟S203.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第一側(cè)次數(shù)為零， 然后執(zhí)行步驟S201 ；步驟S204.將當前第一側(cè)次數(shù)加1 ；步驟S205.判斷當前第一側(cè)次數(shù)是否為預設的第一側(cè)次數(shù)，若是，則轉(zhuǎn)步驟S206 ； 若否，則轉(zhuǎn)步驟S201 ；應當說明的是，步驟S204和步驟S205主要用于防止誤判斷，避免因 誤判斷而使最大功率點跟蹤錯誤；步驟S206.通過將當前占空比減小第二預設值來增加當前太陽能電池陣列的輸 出電壓；步驟S207.判斷當前占空比是否小于最大功率點的占空比，若是，則轉(zhuǎn)步驟S208 ； 若否，則轉(zhuǎn)步驟S206 ；步驟S208.判斷占空比減小第二預設值后所對應的功率是否小于占空比減小第 二預設值前所對應的功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟S210 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟S209 ；步驟S209.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第二側(cè)次數(shù)為零， 進行步驟S206 ；步驟S210.將當前第二側(cè)次數(shù)加1 ；步驟S211.判斷當前第二側(cè)次數(shù)是否為預設的第二側(cè)次數(shù)，若是，則轉(zhuǎn)步驟S212 ； 若否，則轉(zhuǎn)步驟S206 ；同樣地，步驟S211和步驟S212主要用于防止誤判斷，避免因誤判斷 而使最大功率點跟蹤錯誤；步驟S212.將最大功率點的占空比設定為當前占空比，然后執(zhí)行步驟S200。在本實施例的方法中，第一預設值可等于第二預設值，也可以不等于第二預設值。 預設的第一側(cè)次數(shù)可以等于預設的第二側(cè)次數(shù)，也可不等于預設的第二側(cè)次數(shù)。實施本實 施例的最大功率點的跟蹤方法，相比實施例一所示的方法，還可避免因誤判斷而導致的最 大功率點的跟蹤錯誤。圖6是本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法的實施例三的流程圖， 在該方法中，若第二時間記為T，第一時間記為t，且第二時間為第一時間的整數(shù)倍，也即，將T分成若干段，每段的時間為t，且每隔T時間通過全局最大功率點跟蹤確定一次最大功 率點，每隔t時間跟蹤一次最大功率點，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于 光強變化預設幅度的時間。應當說明的是，該方法與圖5所示方法的相同步驟請參考上述 說明，在此不做贅述，下面僅說明該方法與圖5所示方法所不同的地方，相比圖5所示的方 法，本實施例的方法還包括步驟S213.判斷第二時間是否達到，若是，則轉(zhuǎn)步驟S214 ；若否，則轉(zhuǎn)步驟S200 ； 步驟S214.通過全局最大功率點跟蹤以確定最大功率點的占空比，并將最大功率 點的占空比設定為當前占空比，然后執(zhí)行步驟S200 ；在通過全局最大功率點跟蹤以確定最 大功率點的過程中，通過調(diào)節(jié)占空比改變太陽能電池陣列輸出電壓，使所述太陽能電池陣 列的輸出電壓在大于蓄電池電壓且小于預設上限電壓范圍內(nèi)逐漸變化，以找到最大功率 點，并將該最大功率點所對應的占空比設定為最大功率點的占空比。另外，預設上限電壓的 確定可參考標準光強下(STC)時的開路電壓，或者參考光強更強溫度更低的條件下的開路 電壓，以該開路電壓所對應的最大功率點電壓為參考來設定上限電壓，同時可保留一定的 余量就一定能滿足光強低于STC條件而溫度遠遠高于STC溫度條件時的電壓上限。通過該 方法進行全局最大功率點跟蹤，可減小全局最大功率跟蹤的范圍，從而減小功率損失和擾 動。實施本實施例的最大功率點的跟蹤方法，將全局最大功率點跟蹤和局部最大功率 點的跟蹤結(jié)合了起來，這樣相比上述實施例二所示的方法還具有以下效果即使太陽能電 池陣列被局部遮擋或被局部覆蓋產(chǎn)生了多個最大功率點，也能通過全局最大功率點跟蹤找 到真正的最大功率點。另外，本發(fā)明的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法可以和其他在光強較強 的時候最大功率跟蹤效果較好但光強較弱時最大功率跟蹤效果下降的算法結(jié)合起來使用， 如和增量電導法結(jié)合可以解決增量電導法光強低的時候最大功率跟蹤效果下降的問題，現(xiàn) 有對增量電導法在光強較低的時候最大功率跟蹤效果較差的方法是采用開路電壓法進行 改進，但是開路電壓法需要開路檢測開路電壓這樣會造成供電中斷和干擾。采用本算法可 以不檢測開路電壓而且光強較低的時候也可以精確的找到最大功率點。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，每隔第一時間通過下述方法進行一次最大功率點的跟蹤，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間第一側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，若判斷第一改變后的功率小于第一改變前的功率，則執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第一改變后的功率不小于第一改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第一側(cè)調(diào)節(jié)；第二側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，所述第二改變與所述第一改變互為反運算，若判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率，則執(zhí)行所述第一側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率，則將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，每 隔第二時間，通過全局最大功率點跟蹤以確定最大功率點的占空比，并將最大功率點的占 空比設定為當前占空比，所述第二時間為第一時間的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，通 過全局最大功率點跟蹤以確定最大功率點的占空比步驟包括通過調(diào)節(jié)占空比改變太陽能 電池陣列輸出電壓，使所述太陽能電池陣列的輸出電壓在大于蓄電池電壓且小于預設上限 電壓范圍內(nèi)逐漸變化，以找到最大功率點，并將該最大功率點所對應的占空比設定為最大 功率點的占空比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，所述第一改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池陣列的輸出電壓，所述第二改變則為通過調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池板陣列的輸出電壓；或所述第一改變?yōu)橥ㄟ^調(diào)節(jié)占空比以減小太陽能電池陣列的輸出電壓，所述第二改變則為通過調(diào)節(jié)占空比以增加太陽能電池板陣列的輸出電壓。
5.一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，包括A.判斷第一時間是否到達，若是，則進行步驟B；若否，則重復執(zhí)行步驟A，所述第一時 間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；B.通過將當前占空比增加第一預設值來減小當前太陽能電池陣列的輸出電壓，并判斷 占空比增加第一預設值后所對應的功率是否小于占空比增加第一預設值前所對應的功率， 若是，則轉(zhuǎn)步驟D ；若否，則轉(zhuǎn)步驟C ；C.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第一側(cè)次數(shù)為零，進行步驟B；D.將當前第一側(cè)次數(shù)加1，并判斷當前第一側(cè)次數(shù)是否為預設的第一側(cè)次數(shù)，若是，則 轉(zhuǎn)步驟E;若否，則轉(zhuǎn)步驟B;E.通過將當前占空比減小第二預設值來增加當前太陽能電池陣列的輸出電壓，并判斷 當前占空比是否小于最大功率點的占空比，若是，則轉(zhuǎn)步驟F ；若否，則重復執(zhí)行該步驟；F.判斷占空比減小第二預設值后所對應的功率是否小于占空比減小第二預設值前所 對應的功率，若是，則轉(zhuǎn)步驟H ；若否，則轉(zhuǎn)步驟G ；G.將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并設定第二側(cè)次數(shù)為零，進行步驟E；H.將當前第二側(cè)次數(shù)加1，并判斷當前第二側(cè)次數(shù)是否為預設的第二側(cè)次數(shù)，若是，則轉(zhuǎn)步驟I ；若否，則轉(zhuǎn)步驟E;I.將最大功率點的占空比設定為當前占空比，并執(zhí)行步驟A。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤方法，其特征在于，在 步驟A之前還包括AO.判斷第二時間是否達到，所述第二時間為第一時間的整數(shù)倍，若是，則轉(zhuǎn)步驟A1 ； 若否，則轉(zhuǎn)步驟A ；A1.通過全局最大功率點跟蹤確定最大功率點的占空比，并將最大功率點的占空比設 定為當前占空比，然后執(zhí)行步驟A。
7.一種太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置，用于根據(jù)所采樣的太陽能電池陣列 輸出的電壓和電流來控制PWM驅(qū)動模塊輸出相應占空比的PWM驅(qū)動信號，其特征在于，包 括第一時間控制單元，用于在每隔第一時間到達時，啟動第一側(cè)調(diào)節(jié)單元和第二側(cè)調(diào)節(jié) 單元，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；第一側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，在判斷第一改 變后的功率小于第一改變前的功率時，啟動第二側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第一改變后的功率不 小于第一改變前的功率時，將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大 功率點的占空比，并重復執(zhí)行該第一側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能；第二側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，且所述第二改 變與所述第一改變互為反運算，在判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率時，啟動 所述第一側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率時，則將當前太 陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行該第二 側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能充電系統(tǒng)的最大功率點的跟蹤裝置，其特征在于，還 包括第二時間控制單元，用于在每隔第二時間到達時，啟動最大功率點確定單元，所述第二 時間為第一時間的整數(shù)倍；最大功率點確定單元，用于在第二時間到達時，通過全局最大功率點跟蹤以確定最大 功率點，并將最大功率所對應的占空為設定為當前占空比。
9.一種太陽能充電系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能電池陣列、最大功率點的跟蹤裝置、 PWM驅(qū)動模塊和變換器，最大功率點的跟蹤裝置根據(jù)所采樣的太陽能電池陣列輸出的電壓 和電流來控制PWM驅(qū)動模塊輸出相應占空比的PWM驅(qū)動信號，變換器根據(jù)相應占空比的PWM 驅(qū)動信號變換太陽能電池陣列輸出的電壓，使其始終以最大功率輸出，所述最大功率點的 跟蹤裝置包括第一時間控制單元，用于在每隔第一時間到達時，啟動第一側(cè)調(diào)節(jié)單元和第二側(cè)調(diào)節(jié) 單元，所述第一時間大于最大功率點的跟蹤時間，且小于光強變化預設幅度的時間；第一側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，在判斷第一改 變后的功率小于第一改變前的功率時，啟動第二側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第一改變后的功率不 小于第一改變前的功率時，將當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大 功率點的占空比，并重復地執(zhí)行該第一側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能；第二側(cè)調(diào)節(jié)單元，用于將當前太陽能電池陣列的輸出電壓占空比做第二改變，且所述 第二改變與所述第一改變互為反運算，在判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率 時，啟動所述第一側(cè)調(diào)節(jié)單元；在判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率時，則將 當前太陽能電池陣列的輸出電壓所對應的占空比設定為最大功率點的占空比，并重復地執(zhí) 行該第二側(cè)調(diào)節(jié)單元的功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能充電系統(tǒng)，其特征在于，所述最大功率跟蹤點裝置還 包括第二時間控制單元，用于在每隔第二時間到達時，啟動最大功率點確定單元，所述第二 時間為第一時間的整數(shù)倍；最大功率點確定單元，用于在第二時間到達時，通過全局最大功率點跟蹤以確定最大 功率點，并將最大功率所對應的占空為設定為當前占空比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能充電系統(tǒng)及其最大功率點跟蹤裝置和方法，在該方法中，第一側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第一改變，若判斷第一改變后的功率小于第一改變前的功率，則執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第一改變后的功率不小于第一改變前的功率，則將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第一側(cè)調(diào)節(jié)；第二側(cè)調(diào)節(jié)將當前太陽能電池陣列的輸出電壓做第二改變，若判斷第二改變后的功率小于第二改變前的功率，則執(zhí)行第一側(cè)調(diào)節(jié)；若判斷第二改變后的功率不小于第二改變前的功率，則將當前占空比設定為最大功率點的占空比，并重復執(zhí)行第二側(cè)調(diào)節(jié)。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有較好的最大功率點跟蹤的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。
文檔編號H02N6/00GK101841272SQ201010146839
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者余恒, 張永輝 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司