專利名稱：用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別涉及一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，由于資源和環(huán)境的問題，可再生能源技術(shù)廣受人們的重視。特別是太陽能資源可以有效緩解石化能源危機、環(huán)境污染、偏遠地區(qū)的供電等問題。為此，光伏電池(太陽能光伏電池)應運而生。光伏電池可以把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前地面光伏電池大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。由不同溫度不同照度下光伏電池的電流-電壓曲線可知，溫度主要影響光伏電池的輸出電壓，而照度主要影響其輸出電流。在不同的照度和環(huán)境溫度下，其輸出特性為非線性。當陽光輻射度和電池溫度變化時，光伏電池輸出電壓、電流和輸出功率隨之改變。因此， 每一個環(huán)境狀態(tài)下光伏電池都有一個最大功率點(maximum power point，簡稱MPP)，此最大功率點隨環(huán)境狀態(tài)變化而變化。為了使光伏電池在不同溫度、不同輻照度下的輸出功率始終處于最大點，所采用的技術(shù)稱之為最大功率跟蹤技術(shù)，即MPPT?，F(xiàn)今最多的為擾動觀察法，通過將相鄰時刻的功率差與設(shè)定的常數(shù)進行比較，從而跟蹤到光伏電池的最大功率點。該方法簡單，但是存在功率點趨勢的方向判斷和步長選擇的問題，跟蹤速度和精度低，系統(tǒng)的抗擾動性能差，難以保證良好的系統(tǒng)動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法。該方法加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，并且增強了系統(tǒng)的抗干擾性，減小了光伏電池在最大功率點處的振蕩。本發(fā)明的第二個目的在于提出一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提出了一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法，包括如下步驟Sl 測量光伏電池在第一占空比下的第一輸出電壓和第一輸出電流，根據(jù)所述第一輸出電流選擇占空比調(diào)整步長，并根據(jù)所述第一輸出電壓和第一輸出電流計算第一功率；S2:根據(jù)所述占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；S3:分別計算所述至少一個占空比調(diào)整值對應的功率，并與所述第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值；和S4:將所述功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，并根據(jù)所述占空比設(shè)定值對所述光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明實施例的功率試探方法，通過從多個占空比調(diào)整值中選擇最大功率對應的占空比，并根據(jù)該占空比對光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。從而加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，簡化功率跟蹤程序的流程，提高系統(tǒng)可靠性，并且增強系統(tǒng)的抗干擾性，減小光伏電池在最大功率點處的振蕩。本發(fā)明第二方面的實施例提出了一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探裝置包括降壓式BUCK變換器，所述降壓式BUCK變換器與光伏電池相連，用于在第一占空比下對所述光伏電池的直流電壓進行降壓變換；檢測模塊，所述檢測模塊與所述降壓式BUCK 變換器相連，用于檢測所述降壓式BUCK變換器降壓變換后的第一輸出電壓和第一輸出電流；信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述檢測模塊相連，用于對所述第一輸出電壓和第一輸出電流進行濾波和放大；控制模塊，所述控制模塊與所述信號處理模塊相連，所述控制模塊用于根據(jù)濾波和放大后的輸出電壓和輸出電流選擇占空比調(diào)整步長，并根據(jù)所述第一輸出電壓和第一輸出電流計算第一功率，根據(jù)所述占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；隔離驅(qū)動模塊，所述隔離驅(qū)動模塊分別與所述控制模塊和所述降壓式BUCK變換器相連，用于根據(jù)所述每個占空比調(diào)整值驅(qū)動所述降壓式BUCK 變換器，所述降壓式BUCK變換器在所述隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動下輸出與每個占空比調(diào)整值對應的電壓和電流，所述降壓式BUCK變換器在所述隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動下依次輸出與所述調(diào)整后的占空比對應的電壓和電流，并由所述控制模塊計算與所述每個占空比調(diào)整值對應的功率，并與所述第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值，所述控制模塊將所述功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，并根據(jù)所述占空比設(shè)定值對所述光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明實施例的功率試探裝置，通過從多個占空比調(diào)整值中選擇最大功率對應的占空比，并根據(jù)該占空比對光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。從而加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，簡化功率跟蹤程序的流程，提高系統(tǒng)可靠性，并且增強系統(tǒng)的抗干擾性，減小光伏電池在最大功率點處的振蕩。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的功率試探方法的流程框圖；圖2為圖1所示的功率試探方法的流程示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的光伏電池的功率曲線示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的功率試探裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；和圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的示出控制模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功率試探裝置的結(jié)構(gòu)示意具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下面參考圖1和圖2描述本發(fā)明實施例的用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法， 包括如下步驟SlOl 測量光伏電池在第一占空比下的第一輸出電壓和第一輸出電流，計算第一功率；降壓式BUCK變換器在第一占空比PWM1控制下對光伏電池的輸出電壓進行降壓變換。具體而言，降壓式BUCK變換器將光伏電池100的輸出電壓轉(zhuǎn)換為小于2. 5V的電壓信號。然后測量降壓式BUCK變換器輸出的光伏電池在第一占空比下的第一輸出電壓V1和第一輸出電流I1，將上述第一輸出電壓V1和第一輸出電流I1通過信號處理模塊送至控制模塊，由控制模塊內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量?？刂颇K預先設(shè)置第一參考電流Ia、第二參考電流Ib、第三參考電流I。和第四參考電流Id，其中，Ia > Ib > I。> Id，從而設(shè)置第一至第四電流閾值范圍。如圖2所示，將第一輸出電流I1分別與第一至第四電流閾值范圍進行匹配，從而選擇不同的占空比調(diào)整步長step。當I1位于第一電流閾值范圍，S卩I1 > Ia時，占空比調(diào)整步長St印為第一占空比調(diào)整步長a。在本發(fā)明的一個實施例中，a = 2 ；當I1位于第二電流閾值范圍，即Ia > I1 > Ib時，占空比調(diào)整步長St印為第二占空比調(diào)整步長b。在本發(fā)明的一個實施例中，b = 3;當I1位于第三電流閾值范圍，即Ib > I1 > Ic時，占空比調(diào)整步長St印為第三占空比調(diào)整步長C。在本發(fā)明的一個實施例中，c = 3；當I1位于第四電流閾值范圍，即I。> I1時，占空比調(diào)整步長St印為第四占空比調(diào)整步長d。在本發(fā)明的一個實施例中，d = 4。在本發(fā)明的一個實施例中，第一占空比調(diào)整步長a、第二占空比調(diào)整步長b、第三占空比調(diào)整步長c和第四占空比調(diào)整步長d均為常數(shù)。由此，根據(jù)輸入到控制模塊的電流大小的不同，選擇不同的占空比調(diào)整步長step 作為PWM的步長變化量，從而輸出相應的PWM脈寬波。控制模塊進一步根據(jù)功率計算公式P = VXI計算出執(zhí)行PWM1占空比時的第一功率卩:，？ = V1W1，且保存第一功率P1對應的HM115S102 根據(jù)占空比調(diào)整步長對第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；根據(jù)步驟SlOl中獲得的占空比調(diào)整步長st印對第一占空比PWM1進行調(diào)整以獲取至少一個占空比調(diào)整值。占空比調(diào)整值可以為第一占空比PWM1增加或減少多個占空比調(diào)整步長step。占空比調(diào)整值=PWMinXst印，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明的一個實施例中，對占空比調(diào)整步長St印增加一個占空比調(diào)整步長step以獲取第二占空比調(diào)整值PWM2,即PWM2 = PWM^step0對占空比調(diào)整步長St印減少一個占空比調(diào)整步長step以獲取第三占空比調(diào)整值 PWM3'即 PWM3 = PWM1-St印。在本發(fā)明的一個實施例中，多個占空比調(diào)整值可以為相鄰遞增的關(guān)系，如PWM3 < PWM1 < PWM2。當然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，占空比調(diào)整值不限于上述第一占空比PWM1和第二占空比調(diào)整值PWM2,占空比調(diào)整值可以為在第一占空比PWM1的基礎(chǔ)上增加或減少一個或多個占空比調(diào)整步長st印，從而形成多個占空比調(diào)整值。在本發(fā)明的一個實施例中，占空比的調(diào)整頻率為62. 5kHz。S103:計算占空比調(diào)整值對應的功率，并與第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值；將步驟S102中計算得到占空比調(diào)整值通過隔離驅(qū)動模塊輸入到降壓式BUCK變換器，降壓式BUCK變換器內(nèi)的MOSFET開關(guān)管在該占空比調(diào)整值的控制下，通過調(diào)整開關(guān)的占空比來輸出相應的電壓值和電流值，從而調(diào)整輸出功率。然后通過信號處理模塊送至控制模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并根據(jù)功率計算公式計算出相應占空比調(diào)整值下的功率。在本發(fā)明的一個實施例中，當占空比調(diào)整值為第二占空比調(diào)整值PWM2時，降壓式 BUCK變換器在該占空比調(diào)整值的控制下輸出相應的電壓值V2和電流值I2，并通過信號處理模塊送至控制模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，由控制模塊計算對應于PWM2的第二功率 P2 = V2*I2，保存第二功率P2對應的PWM2。在本發(fā)明的一個實施例中，當占空比調(diào)整值為第三占空比調(diào)整值PWM3時，降壓式 BUCK變換器在該占空比調(diào)整值的控制下輸出相應的電壓值V3和電流值I3，并通過信號處理模塊送至控制模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，由控制模塊計算對應于PWM3的第三功率 P3 = V3*I3，保存第三功率P3對應的PWM3。將上述第二功率P2和第三功率P3與第一功率P1進行比較，選擇功率最大值Pmax。S104:將功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，對光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。如圖3所示，將功率最大值Pmax對應的占空比作為占空比設(shè)定值。占空比設(shè)定值為當前一個功率跟蹤周期中跟蹤到的，使光伏電池輸出功率更大的占空比。具體而言，當P1最大時，占空比設(shè)定值為PWM1 ；當P2最大時，占空比設(shè)定值為PWM2, 令HVM1 = PWM2 ；當P3最大時，占空比設(shè)定值為PWM3，令PWM1 = PWM3。降壓式BUCK變換器在該占空比設(shè)定值的控制下對光伏電池的輸出電壓和輸出電流進行調(diào)整，從而對光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。延時預定時間后，重復執(zhí)行步驟SlOl 至S104。在本發(fā)明的一個實施例中，預定時間可以為20毫秒。根據(jù)本發(fā)明實施例的用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法，通過在初始的第一占空比的基礎(chǔ)上增加或減少一個或多個步長，以形成多個占空比調(diào)整值并依次輸出到 BUCK變換器，檢測并比較對個占空比調(diào)整值對應的輸出功率的，功率最大時對應的占空比即為當前環(huán)境下光伏電池輸出功率最大的點。通過不斷循環(huán)的檢測可以將光伏電池輸出功率動態(tài)穩(wěn)定在最大點，從而加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，簡化功率跟蹤程序的流程，提高系統(tǒng)可靠性，并且增強系統(tǒng)的抗干擾性，減小光伏電池在最大功率點處的振蕩。下面參考圖4和圖5描述本發(fā)明實施例的用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探
直ο如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的功率試探裝置包括降壓式BUCK變換器200、檢測模塊300、信號處理模塊400、控制模塊500和隔離驅(qū)動模塊600。降壓式BUCK變換器200與光伏電池100相連，由降壓式BUCK變換器200輸出的電壓和電流輸入到降壓式BUCK變換器200，通過降壓式BUCK變換器200在占空比下進行降壓變換。在本發(fā)明的一個實施例中，降壓式BUCK變換器200的開關(guān)管采用MOSFET管。降壓式BUCK變換器200將光伏電池100的輸出電壓轉(zhuǎn)換為小于2. 5V的電壓信號。檢測模塊 300與降壓式BUCK變換器200相連，檢測降壓式BUCK變換器200對光伏電池100輸出的電壓降壓變換后的第一輸出電壓和第一輸出電流。其中，檢測模塊300包括電壓檢測單元 310和電流檢測單元320。電壓檢測單元310分別與降壓式BUCK變換器200和信號處理模塊400相連，檢測降壓式BUCK變換器200降壓變換后的輸出電壓。在本發(fā)明的一個實施例中，電壓檢測單元310可以為電阻分壓電路。電流檢測單元320分別與電壓檢測單元310 和信號處理模塊400相連，檢測降壓式BUCK變換器200降壓變換后的輸出電流，在本發(fā)明的一個實施例中，電流檢測單元320可以為采樣電阻。信號處理模塊400與電壓檢測單元310和電流檢測單元320相連，對電壓檢測單元310輸出的第一輸出電壓和電流檢測單元320輸出的第一輸出電流進行濾波和放大?？刂颇K500與信號處理模塊400相連，根據(jù)信號處理模塊400濾波和放大后的輸出電壓和輸出電流選擇占空比調(diào)整步長，并根據(jù)第一輸出電壓和第一輸出電流計算第一功率，根據(jù)占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值。如圖5所示，控制模塊500包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510、功率計算單元520、占空比計算單元530和占空比輸出單元M0。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510與信號處理模塊400相連，對信號處理模塊400濾波放大后的輸出電壓和輸出電流數(shù)字化，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。功率計算單元520 與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510相連，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510數(shù)字化后的輸出電壓和輸出電流計算第一功率。占空比計算單元530與功率計算單元520相連，設(shè)置第一至第四電流閾值范圍，并根據(jù)第一至第四電流閾值范圍計算至少一個占空比調(diào)整值。占空比輸出單元540分別與占空比計算單元530和隔離驅(qū)動模塊600相連，輸出占空比調(diào)整值給隔離驅(qū)動模塊600。在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊500可以為單片微控制器。優(yōu)選地，控制模塊500可以為 AVR單片機。隔離驅(qū)動模塊600分別與控制模塊500和降壓式BUCK變換器200相連根據(jù)每個占空比調(diào)整值驅(qū)動降壓式BUCK變換器200。降壓式BUCK變換器200在隔離驅(qū)動模塊 600的驅(qū)動下輸出與每個占空比調(diào)整值對應的電壓和電流。結(jié)合圖2所示，降壓式BUCK變換器200在第一占空比PWM1控制下對光伏電池100 的輸出電壓進行降壓變換，由檢測模塊300檢測降壓式BUCK變換器200輸出的光伏電池 100在第一占空比下的第一輸出電壓V1和第一輸出電流I1，將上述第一輸出電壓V1和第一輸出電流I1通過信號處理模塊400送至控制模塊500，由控制模塊500內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元 510將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。功率計算單元520根據(jù)功率計算公式P = VXI計算出執(zhí)行PWM1占空比時的第一功率P1, P1 = V1W1，且保存第一功率P1對應的PWM115占空比計算單元530預先設(shè)置第一參考電流Ia、第二參考電流Ib、第三參考電流Ic 和第四參考電流Id，其中，Ia > Ib > Ic > Id，從而設(shè)置第一至第四電流閾值范圍。占空比計算單元530將第一輸出電流I1分別與第一至第四電流閾值范圍進行匹配，從而選擇不同的占空比調(diào)整步長step。當I1位于第一電流閾值范圍，即I1 > Ia時，占空比計算單元530選擇占空比調(diào)整步長step為第一占空比調(diào)整步長a。在本發(fā)明的一個實施例中，a = 2；當I1位于第二電流閾值范圍，即Ia > I1 > Ib時，占空比計算單元530選擇占空比調(diào)整步長step為第二占空比調(diào)整步長b。在本發(fā)明的一個實施例中，b = 3 ；當I1位于第三電流閾值范圍，即Ib > I1 > Ic時，占空比計算單元530選擇占空比調(diào)整步長Step為第三占空比調(diào)整步長C。在本發(fā)明的一個實施例中，c = 3；當I1位于第四電流閾值范圍，即I。> I1時，占空比計算單元530選擇占空比調(diào)整步長step為第四占空比調(diào)整步長d。在本發(fā)明的一個實施例中，d = 4。在本發(fā)明的一個實施例中，第一占空比調(diào)整步長a、第二占空比調(diào)整步長b、第三占空比調(diào)整步長c和第四占空比調(diào)整步長d均為常數(shù)。由此，占空比計算單元530根據(jù)輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510的電流大小的不同，選擇不同的占空比調(diào)整步長step作為PWM的步長變化量，從而輸出相應的PWM脈寬波。占空比計算單元530根據(jù)占空比調(diào)整步長st印對第一占空比PWM1進行調(diào)整以獲取至少一個占空比調(diào)整值。在本發(fā)明的一個實施例中，占空比調(diào)整值可以為第一占空比PWMjf加或減少多個占空比調(diào)整步長st印。占空比調(diào)整值=PW^inXst印，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明的一個實施例中，占空比計算單元530對占空比調(diào)整步長step增加一個占空比調(diào)整步長st印以獲取第二占空比調(diào)整值PWM2,即PWM2 = PWM^step0在本發(fā)明的一個實施例中，占空比計算單元530對占空比調(diào)整步長step減少一個占空比調(diào)整步長st印以獲取第三占空比調(diào)整值PWM3,即PWM3 = PWM1-St印。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，多個占空比調(diào)整值可以為相鄰遞增的關(guān)系，如 PWM3 < PWM1 < PWM2。當然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，占空比調(diào)整值不限于上述第一占空比PWM1和第二占空比調(diào)整值PWM2,占空比計算單元530計算的占空比調(diào)整值可以為在第一占空比 PWM1的基礎(chǔ)上增加或減少一個或多個占空比調(diào)整步長step，從而形成多個占空比調(diào)整值。在本發(fā)明的一個實施例中，占空比計算單元530對占空比的調(diào)整頻率為62. 5kHz。將占空比計算單元530中計算得到占空比調(diào)整值通過占空比輸出單元540輸出到隔離驅(qū)動模塊600。通過隔離驅(qū)動模塊600輸入到降壓式BUCK變換器200，降壓式BUCK變換器200內(nèi)的MOSFET開關(guān)管在該占空比調(diào)整值的控制下，通過調(diào)整開關(guān)的占空比來輸出相應的電壓值和電流值，從而調(diào)整輸出功率。檢測模塊300檢測該電壓值和電流值并通過信號處理模塊400送至模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。由功率計算單元520根據(jù)功率計算公式計算出相應占空比調(diào)整值下的功率。在本發(fā)明的一個實施例中，當占空比調(diào)整值為第二占空比調(diào)整值PWM2時，降壓式 BUCK變換器200在該占空比調(diào)整值的控制下輸出相應的電壓值V2和電流值12。檢測模塊300檢測該電壓值和電流值并通過信號處理模塊400送至模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510轉(zhuǎn)化為數(shù)字量， 由功率計算單元520計算對應于PWM2的第二功率P2 = V2*I2，保存第二功率P2對應的PWM2。在本發(fā)明的一個實施例中，當占空比調(diào)整值為第三占空比調(diào)整值PWM3時，降壓式 BUCK變換器200在該占空比調(diào)整值的控制下輸出相應的電壓值V3和電流值I3，檢測模塊 300檢測該電壓值和電流值并通過信號處理模塊400送至模數(shù)轉(zhuǎn)換單元510轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。 由功率計算單元520計算對應于PWM3的第三功率P3 = V3*I3，保存第三功率P3對應的PWM3。將上述第二功率P2和第三功率P3與第一功率P1進行比較，由占空比計算單元530 選擇功率最大值pmax。如圖3所示，占空比計算單元530將功率最大值Pmax對應的占空比作為占空比設(shè)定值。占空比設(shè)定值為當前一個功率跟蹤周期中跟蹤到的，使光伏電池100輸出功率更大的占空比。具體而言，當P1最大時，占空比設(shè)定值為PWM1 ；當P2最大時，占空比設(shè)定值為PWM2, 令HVM1 = PWM2 ；當P3最大時，占空比設(shè)定值為PWM3，令PWM1 = PWM3。降壓式BUCK變換器200在該占空比設(shè)定值的控制下對光伏電池100的輸出電壓和輸出電流進行調(diào)整，從而對光伏電池100的輸出功率進行調(diào)整。延時預定時間后，依次執(zhí)行降壓式BUCK變換器200、檢測模塊300、信號處理模塊400、控制模塊500和隔離驅(qū)動模塊 600。在本發(fā)明的一個實施例中，預定時間可以為20毫秒。通過上述不斷循環(huán)的功率試探， 將BUCK變換器200的占空比定位于使光伏電池100輸出功率最大的狀態(tài)。在本發(fā)明的一個實施例中，BUCK變換器200與儲能電池700相連，將來自光伏電池100降壓變換后的電信號傳輸至儲能電池700。根據(jù)本發(fā)明實施例的用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探裝置，在控制模塊 (如單片機)的控制下通過在初始的第一占空比的基礎(chǔ)上增加或減少一個或多個步長，以形成多個占空比調(diào)整值并依次輸出到BUCK變換器，檢測并比較對個占空比調(diào)整值對應的輸出功率的，功率最大時對應的占空比即為當前環(huán)境下光伏電池輸出功率最大的點。通過不斷循環(huán)的檢測可以將光伏電池輸出功率動態(tài)穩(wěn)定在最大點，從而加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，簡化功率跟蹤程序的流程，提高系統(tǒng)可靠性，并且增強系統(tǒng)的抗干擾性，減小光伏電池在最大功率點處的振蕩。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法，其特征在于，包括如下步驟51測量光伏電池在第一占空比下的第一輸出電壓和第一輸出電流，根據(jù)所述第一輸出電流選擇占空比調(diào)整步長，并根據(jù)所述第一輸出電壓和第一輸出電流計算第一功率；52根據(jù)所述占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；53分別計算所述至少一個占空比調(diào)整值對應的功率，并與所述第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值；和S4:將所述功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，并根據(jù)所述占空比設(shè)定值對所述光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的功率試探方法，其特征在于，還包括延時預定時間之后重復所述步驟S1-S4。
3.如權(quán)利要求1所述的功率試探方法，其特征在于，所述根據(jù)第一輸出電流選擇占空比調(diào)整步長包括根據(jù)預設(shè)的第一至第四電流閾值范圍選擇所述第一輸出電流所對應的占空比調(diào)整步長，其中，所述第一電流閾值范圍對應第一占空比調(diào)整步長，所述第二電流閾值范圍對應第二占空比調(diào)整步長，所述第三電流閾值范圍對應第三占空比調(diào)整步長，所述第四電流閾值范圍對應第四占空比調(diào)整步長。
4.如權(quán)利要求1所述的功率試探方法，其特征在于，所述根據(jù)占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值包括對所述第一占空比分別增加和減少所述占空比調(diào)整步長以獲得兩個占空比調(diào)整值。
5.如權(quán)利要求2所述的功率試探方法，其特征在于，所述預定時間為20毫秒。
6.一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探裝置，其特征在于，包括降壓式BUCK變換器，所述降壓式BUCK變換器與光伏電池相連，用于在第一占空比下對所述光伏電池的直流電壓進行降壓變換；檢測模塊，所述檢測模塊與所述降壓式BUCK變換器相連，用于檢測所述降壓式BUCK變換器降壓變換后的第一輸出電壓和第一輸出電流；信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述檢測模塊相連，用于對所述第一輸出電壓和第一輸出電流進行濾波和放大；控制模塊，所述控制模塊與所述信號處理模塊相連，所述控制模塊用于根據(jù)濾波和放大后的輸出電壓和輸出電流選擇占空比調(diào)整步長，并根據(jù)所述第一輸出電壓和第一輸出電流計算第一功率，根據(jù)所述占空比調(diào)整步長對所述第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；隔離驅(qū)動模塊，所述隔離驅(qū)動模塊分別與所述控制模塊和所述降壓式BUCK變換器相連，用于根據(jù)所述每個占空比調(diào)整值驅(qū)動所述降壓式BUCK變換器，所述降壓式BUCK變換器在所述隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動下輸出與每個占空比調(diào)整值對應的電壓和電流，所述降壓式BUCK變換器在所述隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動下依次輸出與所述調(diào)整后的占空比對應的電壓和電流，并由所述控制模塊計算與所述每個占空比調(diào)整值對應的功率，并與所述第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值，所述控制模塊將所述功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，并根據(jù)所述占空比設(shè)定值對所述光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的功率試探裝置，其特征在于，延時預定時間之后，依次執(zhí)行所述降壓式BUCK變換器、檢測模塊、信號處理模塊、控制模塊和隔離驅(qū)動模塊。
8.如權(quán)利要求6所述的功率試探裝置，其特征在于，檢測模塊包括電壓檢測單元，所述電壓檢測單元與所述降壓式BUCK變換器和所述信號處理模塊相連，用于檢測所述降壓式BUCK變換器降壓變換后的輸出電壓，所述電壓檢測單元為電阻分壓電路；電流檢測單元，所述電流檢測單元與所述電壓檢測單元和所述信號處理模塊相連，用于檢測所述降壓式BUCK變換器降壓變換后的輸出電流，其中，所述電流檢測單元為采樣電阻。
9.如權(quán)利要求6所述的功率試探裝置，其特征在于，所述控制模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與所信號處理模塊相連，用于對所述濾波放大后的輸出電壓和輸出電流數(shù)字化；功率計算單元，所述功率計算單元與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元相連，用于根據(jù)數(shù)字化后的輸出電壓和輸出電流計算所述第一功率；占空比計算單元，所述占空比計算單元與所述功率計算單元相連，用于根據(jù)所述數(shù)字化后輸出電流設(shè)置第一至第四電流閾值范圍，并根據(jù)所述第一至第四電流閾值范圍計算所述至少一個占空比調(diào)整值；占空比輸出單元，所述占空比輸出單元分別與所述隔離驅(qū)動模塊和所述占空比計算單元相連，用于輸出所述占空比調(diào)整值給所述隔離驅(qū)動模塊，
10.如權(quán)利要求9所述的功率試探裝置，其特征在于，所述占空比計算單元計算與所述每個占空比調(diào)整值對應的功率，并與所述第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值，將所述功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值。
11.如權(quán)利要求9所述的功率試探裝置，其特征在于，所述占空比計算單元根據(jù)設(shè)置的第一至第四電流閾值范圍選擇所述第一輸出電流所對應的占空比調(diào)整步長，其中，所述第一電流閾值范圍對應第一占空比調(diào)整步長，所述第二電流閾值范圍對應第二占空比調(diào)整步長，所述第三電流閾值范圍對應第三占空比調(diào)整步長，所述第四電流閾值范圍對應第四占空比調(diào)整步長。
12.如權(quán)利要求11所述的功率試探裝置，其特征在于，所述占空比計算單元對所述第一占空比分別增加和減少所述占空比調(diào)整步長以獲得兩個占空比調(diào)整值。
13.如權(quán)利要求7所述的功率試探方法，其特征在于，所述預定時間為20毫秒。
14.如權(quán)利要求6或9所述的功率試探系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊為單片微控制器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探方法，包括如下步驟測量光伏電池在第一占空比下的第一輸出電壓和第一輸出電流，選擇占空比調(diào)整步長，并計算第一功率；根據(jù)占空比調(diào)整步長對第一占空比進行調(diào)整以獲得至少一個占空比調(diào)整值；分別計算至少一個占空比調(diào)整值對應的功率，并與第一功率進行比較以選擇其中的功率最大值；將功率最大值所對應占空比作為占空比設(shè)定值，并根據(jù)占空比設(shè)定值對光伏電池的輸出功率進行調(diào)整。本發(fā)明加快了光伏電池的最大功率點自尋優(yōu)的過程和跟蹤的精度，提高系統(tǒng)可靠性，并且增強系統(tǒng)的抗干擾性，減小光伏電池在最大功率點處的振蕩。本發(fā)明還公開了一種用于光伏電池最大功率跟蹤的功率試探裝置。
文檔編號G01R31/36GK102486530SQ20101057895
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者代祥軍, 劉亞平, 周大紅 申請人:比亞迪股份有限公司