基于dsp光伏发电系统的最大功率跟踪试验new

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1、第13卷第3期扬州大学学报(自然科学版)Vo1．13No．32010年8月JournalofYangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)Aug．2010基于DSP光伏发电系统的最大功率跟踪试验李丹萍，葛强，谈磊(扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州225127)摘要：基于数字信号处理程序(digitalsignalprocessor，DSP)，分别用登山法和瞬时扫描法对太阳能光伏发电系统的最大功率跟踪(maxpowerpointtracking，MPPT)进行试验．结果表明，两种算法都能对太

2、阳能电池输出较好地实现最大功率跟踪，且通过MPPT可提高太阳能光伏发电系统的转换效率．关键词：光伏发电；最大功率跟踪；登山法；瞬时扫描法中图分类号：TK513．4文献标志码：A文章编号：1007—824X(2010)03—0058—03太阳能光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式，近年来已成为研究热点．[i-a]但是太阳能电池的价格高、发电效率低一直成为制约其发展的重要因素．研究表明太阳能电池发电往往随气候条件、电池温度、太阳光强度的变化而变化，具有非线性特点，输出功率不能通过一个固定的传递函数确定其最大功率点．因此，为了保证在

3、一定的气象环境条件下电池运行在最大功率点，最大功率跟踪技术必不可少．微扰观察法和增量电导法是目前采用较多的最大功率跟踪技术．本研究主要对光伏发电系统中基于DSP采用DC—DC电路实现最大功率跟踪进行试验，通过有效的MPPT技术提高太阳能光伏发电系统的转换效率．1最大功率跟踪原理DC-DC转换电路(也称为载波电路或载波器)是在直流电源和负载之间，通过调节开关管的占空比将不可控的直流输入变为可控的直流输出的一种变换电路．在小功率的光伏发电系统中，通常采用升压型变换器．图1为光伏发电系统中升压型变换器的电路图．DC-DC转换电路的原理

4、l_7]：当MOs管栅极为高电平时，MoS管导通，导通时间为⋯等效电路如图2(a)所示，电感电流增加．当MoS管栅极为低电平时，M0S管关断，关断时间为t。等效电路如图2(b)所示，此时电感电流减小．对于升压型变换器，根据电感一个周期内的能量守恒可得其输入输出电压关系：V一￡0ffU／(。+t0ff)一t。ffU／T，其中为太阳能电池的输出电压；￡。为MOS管导通时间；f。为MOS管关断时问；U为负载两端电压；T为M0s管导通与关断周期，T=ton+．F图ig．1曼太阳能电池的负载(逆变器、蓄电池等)两端电压恒定，通过改变占空比

5、(a—ton／T)，即改变MOS管导通和关断时间，使太阳能电池的输出收稿日期：2010—04—22基金项目：扬州大学2l1工程建设专项基金资助项目；扬州大学创新培育基金项目*联系人，E—mail：yzgeq@yzu．edu．cn第3期李丹萍等：基于DSP光伏发电系统的最大功率跟踪试验59LD(a)开关管导通时(h)开关管关断时图2DC-DC控制电路等效电路图Fig．2TheequivalentcircuitofDC·DC电压保持在最大功率点电压处．本试验中电感选用7．5mL引，电容选用350V．2MPPT算法及其实现MPPT算法

6、就是对MoS管导通与关断时间进行控制的策略．带MPPT光伏发电系统的结构图如图3所示．MPPT算法的实现过程：电压传感器和电流传感器对太阳能电池的输出电压和输出电流进行采样，DSP对采样数据按照MPPT算法进行分析计算l3l】踮，然后输出PWM(pulsewidthmodulation)信号对开关管进行控制，图3带MPPT光伏发电系统的结构图从而实现对太阳能电池的输出电压和电流的控制，实现Fig．3StructureofPVsystemwithMPPT最大功率的跟踪．MPPT算法主要有登山法和瞬时扫描法．2．1登山法登山法。。。

7、。通过不断比较太阳能电池两个相邻采样点的功率大小，按照一定的方向不断调整太阳能电池的输出电压．图4为登山法的流程图，△为步长．从流程图中可见，当太阳能电池的输出达到最大功率点时，由于两次采样的数据不一样，必然会导致太阳能电池的输出功率在最大功率点附近的小范围内振荡．图5给出登山法试验达到稳定时的情况，太阳能电池的输出电压在17V左右振荡．PWM控制信号为20kHz，所选步长为0．5V．实验使用的太阳能电池为昭和GT133S，开路电压为20．5V，短路电流为3．35A．2．2瞬时扫描法图4登山法流程图瞬时扫描法是在一个扫描周期中，

8、先使开关管关断，太阳Fig．4Flowprocessdiagramforclimbingmethod能电池的输出电流下降为0，同时输出电压上升到开路电压，然后再使开关管导通，太阳能电池的输出电流从0开始上升到短路电流，输出电压下降到0，在这一过程中检出最大功率点