【文章內(nèi)容簡介】 ： 1． 模塊化控制回路； 2． 跟蹤方法簡單，實現(xiàn)容易； 3． 對傳感器精度要求不高。 缺點為： 1． 在光伏陣列最大功率點附近振蕩運行導致一定功率損失； 2． 跟蹤步長的設定無法兼顧跟蹤精度和響應速度； 3． 在特定情況下會出現(xiàn)判斷錯誤情況?！‰妼г隽糠妼г隽糠ǎ↖ncCond）運用了光伏板功率曲線的斜率在最大功率點處為零的原理，在最大功率點左邊，斜率為正，右邊為負。所給出的 （）由于 （）由公式（）可寫成 （）因此當輸出電導的變化量等于輸出電導的負值時。光伏電池輸出最大功率。若不相等，則要判斷或者是大于零或小于零。，是當太陽電池上的照度產(chǎn)生變化時，其輸出端電壓能以平穩(wěn)的方式追隨其變化，其電壓晃動較擾動觀察法小。缺點為算法較復雜而且在調節(jié)工作點電壓的電導增量法中，當光照強度快速變化時，調節(jié)方法會出現(xiàn)“誤判”的情況，理論上該方法跟蹤精度高，但由于傳感器的精密度等因素，此法在實際應用中仍有誤差存在。 電導增量法流程圖　其他MPPT算法MPPT還包含很多其他方法，其中間歇掃描法實現(xiàn)MPPT的核心思想是定時地掃描一段(~)陣列電壓，同時記錄下不同電壓下對應的陣列電流值，經(jīng)過比較不同點的太陽電池陣列的輸出功率就可以方便地得出最大功率點，而不需要一直處于搜尋狀態(tài)。這種方法一般不會產(chǎn)生振蕩，同時避免了其它方法由于需要搜索而引起的功率損失。這種方案的最大缺點是在需要有連續(xù)輸出的光伏系統(tǒng)中無法應用，同時該方法需要有較大的存儲空間和運算能力。除此之外還有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(Neutral Network)、線性電流控制法、最優(yōu)梯度法、RCC(Ripple Correlation Control)，基于狀態(tài)的MPPT(Statebased MPPT)，滑?？刂?Slide Mode Control)，負載電壓或電流最大化方法等。綜上所述，這些方法在復雜性，是否需要傳感器、收斂速度、成本、效率、硬件實現(xiàn)、廣泛性等方面都有所不同，難以分出孰優(yōu)孰劣。應根據(jù)系統(tǒng)結構、應用場合等選擇適合的MPPT技術?！PPT算法的優(yōu)化及實現(xiàn)在本設計中，使用了電導增量法實現(xiàn)MPPT。電導增量法只需要采樣太陽能電池電壓和電流，最多計算一次電導增量，它在下一時刻的變化方向完全取決于在該時刻的電導的變化率和瞬時負電導值的大小關系，而與前一時刻的工作點電壓以及功率的大小無關，因而能夠適應日照強度地快速變化，相對于常用的恒壓跟蹤法和擾動觀測法，其控制精度更高。增量電導法則是根據(jù)光伏陣列曲線為一條一階連續(xù)可導的單峰曲線的特點，利用一階導數(shù)求極值的方法，即對求全導數(shù)，可得 （）兩邊同時除以，可得 （）令,可得 （）式（）即為達到光伏陣列最大功率點所需滿足的條件。這種方法是通過比較輸出電導的變化量和瞬時電導值的大小來決定參考電壓變化的方向，下面就幾種情況加以分析：(1) 假設當前的光伏陣列的工作點位于最大功率點的左側時，此時有即 ，說明參考電壓應向著增大的方向變化。 (2) 同理，假設當前的光伏陣列的工作點位于最大功率點的右側時，此時有，說明參考電壓應向著減小的方向變化。 (3) 假設當前光伏陣列的工作點位于最大功率點處(附近)，此時將有，此時參考電壓將保持不變，也即光伏陣列工作在最大功率點上。電導增量法控制流程圖如圖 ，圖中、為檢測到光伏陣列當前電壓、電流值，、為上一控制周期的采樣值。這種方法比干擾觀察法好，因為它在下一時刻的變化方向完全取決于在該時刻的電導的變化率和瞬時負電導值的大小關系，而與前一時刻的工作點電壓以及功率的大小無關，因而能夠適應日照強度地快速變化，其控制精度較高。在程序中，定義一個期望輸出電壓值。同時，通過比例積分（PI）調節(jié)器進行電壓跟蹤，使實際電壓能夠快速準確地穩(wěn)定在期望值上 （）只有在電壓跟蹤實現(xiàn)后進行電壓電流的采樣和功率反饋，才能避免因采樣數(shù)據(jù)不準確而產(chǎn)生誤判，而通過恒壓跟蹤法可以很容易測試PI調節(jié)特性和實際電壓的跟蹤能力。雖然電導增量法的理論推導是完滿的，但此法是以改變光伏電池的輸出電壓來達到最大功率點，若僅憑微分判斷式來調整電壓，在外在因素持續(xù)變化的情況下，在最大功率點處，由于傳感器精度原因，很難準確判斷，因此就需要不斷地調整參考電壓，光伏電池的工作點就會始終在最大功率點附近振蕩，會造成一定的功率損失。而且其需要的計算量較大，對系統(tǒng)的性能要求較高。因此，在對此算法的實際應用中，對判斷式設定一個適合的閾值，可以使系統(tǒng)能在最大功率點附近的某個區(qū)域內(nèi)保持穩(wěn)定，而不是來回持續(xù)變動，也就是說適當?shù)囊腴y值可以在不影響精度的情況下增強系統(tǒng)穩(wěn)定性并減少計算量。所以，在最大功率點處，可以引入新的判斷條件 （）在條件成立時，即判定已經(jīng)達到了最大功率點，直接結束判定然后賦值。 改進的電導增量法流程圖　本章小結本章中主要研究了MPPT的常用算法，并根據(jù)算法給出了相關的程序流程圖。通過對各種方法的所有缺點比較，選擇了電導增量法作為本設計的MPPT實現(xiàn)算法，并在原有電導增量法的基礎上進行了適當優(yōu)化，通過PI調節(jié)提高了反饋的精度，而且通過設定閥值有效減小了最大功率點附近的振蕩，使MPPT算法的實現(xiàn)更加精準。4　蓄電池充電管理　鉛蓄電池的充電特性蓄電池儲能的獨立光伏系統(tǒng)中，PV陣列和蓄電池是典型的非線性電源和負載。但是，在較短的工作時間內(nèi)，由上第二章節(jié)的分析可知，當PV陣列的工作條件沒有出現(xiàn)大的變化時，認為PV陣列的輸出電壓保持不變是合理的。根據(jù)戴維南定理，建立PV陣列的線性等效模型，同理，也可以將蓄電池線性化。該模型由PV陣列等效電壓源、蓄電池等效電壓源和充電控制電路3個部分組成，其中，PV陣列的等效電壓為，等效電阻為；蓄電池的等效電壓為，等效電阻；充電控制電路的輸入電壓為；輸出電壓為?！V陣列向蓄電池充電等效圖如果采用基于二極管保護的直接充電方式，只有當時，PV陣列才對蓄電池充電，而且與電壓差越大，充電電流就越大，此時消耗在PV陣列和蓄電池內(nèi)阻上的功率也越大，將引起PV陣列和蓄電池溫度升高，導致PV陣列的溫度效應越突出，充電電流隨之減小，充電效率反而會降低。當時，PV陣列收集的電荷已不能存儲到蓄電池中，降低了系統(tǒng)能量轉換效率。，蓄電池電荷收集最大化就是：以光伏陣列和蓄電池的等效電壓及內(nèi)阻參數(shù)為輸入變量，并考慮能量變換的物理實現(xiàn)條件，求解最優(yōu)能量變換輸出電壓，使充電電流最大，即 （）約束條件為 （）其中，為PV陣列提供功率；，為蓄電池充電功率；，為充電控制電路的損耗，由控制電路的變換效率確定。把公式（）的各關系代入公式（），整理得： （）求解得： （），當時，PV陣列輸出功率為最大，即 （）把公式（）代入公式（），則在PV陣列MPPT時的充電電流為 （）上述最大功率點充電電流計算過程是建立在系統(tǒng)參數(shù)為時不變（或靜態(tài)）的基礎上的，但實際應用中PV陣列對蓄電池充電過程是一個動態(tài)的過程，即等效電壓電阻參數(shù)、要隨時間而變化。因此，在功率變換器中應該引入微處理器，用于實時更新參數(shù)取值和反饋，使其達到最大電流輸出，從而實現(xiàn)最大功率點跟蹤?！°U蓄電池的充電方法鉛蓄電池充電方法按充電電流或電壓的數(shù)值變化情況不同，可分為恒流充電、恒壓充電和分段充電三種，其中以分段充電較為合理。按充電目的不同，又可分為初次充電、正常充電、補充充電和校驗性充電等多種。鉛蓄電池充電特性主要是指充電電壓的變化規(guī)律。充電電壓（U）等于電動勢（E）和內(nèi)壓降（）之和，即 （）充電電流恒定時，充電電壓的變化主要取決于電動勢的變化，即取決于電解液的擴散速度。一個單體電池，在電解液溫度為20℃、以恒壓電流充電時。從充電特性曲線可見充電電壓也具有明顯的階段性。 鉛蓄電池的充電電壓特性充電初期（ab段），化學反應先在極板孔隙內(nèi)進行，硫酸鉛還原成鉛、二氧化鉛和硫酸 （）此時電解液濃度擴散速度慢，孔隙內(nèi)電解液密度增加快，因此電動勢和電壓上升就快。充電中期（bc段），擴散速度加快，孔隙內(nèi)外電解液密度一起增加，電動勢和電壓也就緩慢上升，此時應該使用均充，一般為10小時。充電后期（cd段），剩下的硫酸鉛已經(jīng)不多，而且一般都難以還原，輸入的電能逐步用來電解水，正極產(chǎn)生氧氣，負極產(chǎn)生氫氣，有的附著在極板上，有