江蘇大學(xué)智能開關(guān)論文-開關(guān)電源最大功率的跟蹤與實現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-10 06:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 得 20％的電能，較之不帶恒定電壓跟蹤的直接耦合要有利得多。但是，這種跟蹤方式忽略了溫度對太陽電池開路電壓的影響。以單晶硅太陽電池為例，當環(huán)境 溫度每升高 1℃時，其開路電壓下降率為 ％～ ％。這表明太陽電池最大功率點對應(yīng)的電壓也隨環(huán)境溫度的變化而變化。對于四季溫差或日溫差比較大的地區(qū)，恒定電壓跟蹤方式并不能在所有的溫度環(huán)境下完全地開關(guān)電源最大功率的跟蹤與實現(xiàn) 5 跟蹤最大功率。 三點登山法 ．三點登山法的原理 三點法登山法是由三點比較法和可調(diào)步長電壓登山法 ?56?綜合得到的。 三點比較法是指通過不斷調(diào)整電壓步長 ΔU對最大功率點進行判斷和控制 ， 最后利用閾值 ΔU 判斷是否達到 最大功率點 。具體是在光伏電池 PU 特性曲線峰值點附近從左到右依次取 A、 B、 C 三個點的電壓和功率 ， 然后用三個點的功率比較結(jié)果來調(diào)整 ， 從而實現(xiàn)快速跟蹤。而 可調(diào)步長電 壓登山法是 登山法是目前實現(xiàn) 最大功率追蹤的 最常用的方法之一。其原理是每隔一定的時間增加或減少電壓 ， 并觀測其后的功率變化方向，來決定下一步的控制信號。在本系統(tǒng)的硬件環(huán)境下 ， 通過實驗驗證 ,在登山法設(shè)定步長相同的 電壓 情況下，最大功率點所工作的占空比越大，那么功率的波動幅度就會越大 ， 即功率的損失越大。因此，步長值 電壓 的設(shè)定應(yīng)該隨著占空比的增大而減小，這樣就會使在最大功率點附近的功率損耗達到最低，從而實現(xiàn)了可調(diào)步長 電壓 的登山算法。 所以， 通過以上對三點比較法與可調(diào)步長電壓 登山法的原理分析 ， 提出了采用將三點比較法與可調(diào)步長 電壓 的登山法相結(jié)合的方式 ，看在光伏電池 PU特性曲線峰值點附近 從左到右依次取 A、B、 C 三個點的電壓和功率進行跟蹤，看它在 A、 B、 C 三點中那個點的功率消耗達到最低來進行最大功率點跟蹤 ,此算法稱為三點登山法。 ．三點登山法的特點 由于三點登山法是三點比較法和可調(diào)步長電壓登山法的綜合得到的，所以它綜合了兩者的優(yōu)缺點，首先，我們看三點比較法的特點： (一 )、 算法本身就能夠準確快速地跟蹤到最大功率點 ； (二 )、 避免了在最大功率 點附近因擾動造成的功率損失 ， 但是在三點比較過程中 ， 由于每次比較均需要先采集三個點的電壓和功率 ， 而在采集期間系統(tǒng)并沒有工作在最大功率點 ， 造成了功率的損失 ， 因此在找到了最大功率點后 ， 應(yīng)該間隔比較長的時間再進行三點比較 ； (三 )、 算法的復(fù)雜性決定了需要處理大量數(shù)據(jù) ， 對硬件系統(tǒng)的性能提出了較高要求 ； (四 )、 當光強開關(guān)電源最大功率的跟蹤與實現(xiàn) 6 發(fā)生突變時 ， 不能盲目移動工作點 ， 需待日照量穩(wěn)定后再 跟 蹤。 而可調(diào)步長電壓登山法的特點是：（一）、 跟蹤方法簡單 ， 實現(xiàn)容易 ； (二 )、 可調(diào)步長電壓的登山法雖然也是在光伏陣列最大功率點附近振蕩運行 ， 但是功率的損失已經(jīng) 盡可能地減小 ； (三 )、 對傳感器精度要求不高。 (四 )、 步長電壓對跟蹤精度和響應(yīng)速度無法兼顧 ， 步長大 ， 跟蹤速度快 ， 但是在最大功率點附近功率輸出擺動大 ， 步長小則跟蹤速度慢 ， 但是輸出能更好地靠近最大功率點 ； (五 )、 在特定情況下會出現(xiàn)判斷錯誤。因此，三點爬山法的特點有以下幾點： (一 )、 當檢測到功率為零時 ， 能自動搜索功率不為零的最大功率點 ； (二 )、 三點比較法能快速地找到最大功率點的大體位置 ， 相當于粗調(diào) ； (三 )、 登山法可以實時地進行最大功率點的跟蹤 ， 相當于微調(diào) ； (四 )、 在功率變化過快的位置 ， 將步長 電壓 縮小 ； 在功率變化過慢 的位置 ， 將步長 電壓 放大 ， 這種隨功率變化而自動改變的步長更能準確地進行最大功率點的跟蹤 ， 并且能夠在天氣突然變化的情況下自動找回最大功率點，從而保證對最大功率點的跟蹤不會丟失。 擾動觀察法由于實現(xiàn)簡單，是最常用的方法，其原理是在開關(guān)電源電壓工作前，測定其開路的電源電壓，我們一般把電源電壓值調(diào)節(jié)在開路電壓的（ 78+2） %左右處作為跟蹤電壓 U，這樣電源電壓開始工作在最大功率點附近，當電源電壓工作點穩(wěn)定后，給系統(tǒng)一個電壓擾動 Δ U,此時電源電壓輸出的功率為Δ P，根據(jù)PU 曲線圖如圖 2 所示可知，當Δ P/Δ U=O 時，系統(tǒng)運行在最大功率點，當Δ P/Δ UO 時，系統(tǒng)運行在最大功率點的左側(cè)，當Δ P/Δ UO 時，系統(tǒng)運行在最大功率點的右側(cè)，為了追蹤到最大工作點，可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓，使得Δ P/Δ U=O，來追蹤最大功率點 。 擾動觀察法由于實現(xiàn)簡單，是最常用的方法。只要知道電源的輸出電壓、電流的檢測，得到電源電壓當前的輸出功率，再將它與前一時刻的記憶功率相比較，開關(guān)電源最大功率的跟蹤與實現(xiàn) 7 從而確定給定參考電壓調(diào)整的方向。若Δ p0，說明參考電壓調(diào)整的方向正確，可以繼續(xù)按原來的方向調(diào) 整；若Δ p0，說明參考電壓調(diào)整的方向錯誤，需要改變調(diào)整的方向。當給定參考電壓增大時，若輸出功率也增大，則工作點位于圖 2中最大功率點 maxp 左側(cè)，需繼續(xù)增大參考電壓；若輸出功率減小，則工作點位于最大功率點 maxp 右側(cè)，需要減小參考電壓。當給定參考電壓減小時，若輸出功率也減小，則工作點位于 maxp 的左側(cè)，需增大參考電壓；若輸出功率增大，則工作點位于 maxp 的右側(cè)，需繼續(xù)減小參考電壓。但是由于在尋優(yōu)過程中不斷地調(diào)整參考電壓，因此，太陽電池的工作點始終在最大功率點附近振蕩，無法穩(wěn)定工作在最大功率點上。同時，當日照強度快速變化時，參考電壓調(diào)整方向可能發(fā)生錯誤。 .導(dǎo)納微增法
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