CN103279164A - 一种基于Buck类变换器的新型MPPT控制方法 - Google Patents

一种基于Buck类变换器的新型MPPT控制方法 Download PDF

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陈颖玉
王慧贞
邢栋
邹云飞
刘伟峰
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Abstract

本发明提出了一种基于Buck类变换器的新型最大功率跟踪(MPPT)方法，该方法利用Buck类变换器电压增益与占空比之间的关系，推导出在最大功率点处Buck类变换器的输入电压与占空比的关系，并以此为依据来跟踪光伏电池输出的最大功率点，与传统的MPPT方法相比，该方法减少了电流采样电路，跟踪更加快速、稳定，采用该方法既能有效地提高光伏发电效率，又能降低***的复杂度和成本。

Description

一种基于Buck类变换器的新型MPPT控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于Buck类变换器的最大功率点跟踪方法，属于新能源技术领域，特别是太阳能发电技术领域。
背景技术
光伏发电***由光伏电池、光伏充电器、蓄电池等部分组成，其中光伏电池是光伏发电***中的核心器件。由光伏电池输出特性分析可知，光伏电池的输出是一种非线性的直流电源，它的I-V曲线是非线性的，并且会随着外界自然条件(温度、光照强度)的变化而变化。当光伏电池的工作电压发生改变时，其输出功率也变化。若要提高光伏发电***的能量转换效率，就必须掌握这个非线性电源的特性，当温度和光照强度一定的情况下，光伏电池存在最大功率输出点，寻找光伏电池的最大功率点，最大限度输出功率，就必须采用最大功率点跟踪(MPPT)技术。
目前研究和应用较多的最大功率点跟踪算法有扰动观测法(Perturb&Observe，P&O)和电导增量法(Incremental Conductance，INC)。这两种方法都存在自己的缺点：采用扰动观测法达到最大功率点处后扰动不会停止，因此存在振荡现象，同时跟踪步长不能兼顾速度和精度，光照发生变化时可能发生误判断；电导增量法存在速度和精度的矛盾，算法对采样硬件电路要求较高。这两种方法都需要电流采样电路，增加了***的成本和算法的复杂程度。
在光伏电池串联输出，或者用电器需要低压大电流的应用场合，需要应用Buck类变换器对光伏电池的输出进行变换，Buck类变换器主要有非隔离Buck电路、隔离Buck电路以及桥式电路等。利用Buck类变换器电压增益与占空比的关系，我们提出了一种新型的MPPT技术，该技术可以省略电流采样电路，降低成本，并提高了***反应速度和稳定性。
发明内容
本发明在传统的最大功率点跟踪算法的基础上，结合Buck类变换器电压增益与占空比的关系，提出一种基于Buck类变换器的新型MPPT控制方法，该方法只需要对Buck类变换器输入电压进行采样，省去了电流采样电路，采样电路简单，该方法跟踪速度快、稳定性高、可靠性强、经济性好。
本发明提出的基于Buck类变换器拓扑的新型MPPT控制方法，该技术方法的控制步骤为：
步骤1：采样前后两次Buck类变换器输入端电压计算其差值Δvp。
步骤2：计算Q＝ΔD*vp(k)+D(k)*Δvp的值。
步骤3：根据Q的值来确定占空比的变化方向，当Q＞0时，占空比增加Δd；当Q＜0时，占空比减小Δd。
附图说明
图1是本发明的算法流程图。
图2是光伏电池输出特性曲线。
图3是本发明所述的无电流传感器的***控制结构图。
图1中vp(k)、D(k)分别是当前采样时刻Buck类变换器的输入电压、占空比，vp(k-1)、D(k-1)分别是前一个采样时刻Buck类变换器的输入电压，占空比，D(k+1)是更新后的占空比；图2中Ppv、Vpv分别是光伏电池的输出功率和输出电压，MPP是最大功率点，Pm、Vm分别是最大功率点处光伏电池的输出功率和输出电压。图3中PV是光伏电池，vp是Buck类变换器的输入电压。
具体实施方式
Buck类变换器的输出功率：
Figure BSA00000885329400021
Po为Buck类变换器的输出功率，Vo为Buck类变换器的输出电压，R为输出侧负载。当***达到最大功率点时。根据图2可知dPpv/dVpv＝0，可以推导出在Buck类变换器输出侧也有dPo/dVo＝0。即在最大功率点(MPP)处输出功率的变化率趋于0。对式dPo/dVo＝0进行变换，两边同乘以(dVo/dt)，便可得到式(2)。
Figure BSA00000885329400022
将式(1)和式(2)进行联立，可解得
Figure BSA00000885329400023
由于在最大功率点处R和Vo都不等于0，因此式(3)便可以化简为
Figure BSA00000885329400024
非隔离Buck变换器的电压增益为：
Figure BSA00000885329400025
隔离Buck变换器的电压增益为：
Figure BSA00000885329400026
将式(5)和式(6)分别代入式(4)可得：
Figure BSA00000885329400027
由式(7)可得：
Figure BSA00000885329400028
式(8)就是基于Buck类变换器最大功率点跟踪的判断依据。当光伏电池工作状态处于最大功率点输出时，Buck类变换器输入电压和占空比满足式(8)的数学关系，当光伏电池工作在最大功率点左侧时Q＞0，需要增加占空比来跟踪最大功率点；当光伏电池工作在最大功率点右侧时Q＜0，需要减小占空比来跟踪最大功率点。

Claims (1)

1.一种基于Buck类变换器的新型MPPT控制方法，其特征在于利用Buck类变换器电压增益与占空比的关系推导出最大功率点处Buck类变换器输入电压和占空比的关系，根据该关系实现最大功率点的跟踪，首先采样Buck类变换器的输入电压vp，然后计算vp的增量Δvp和占空比的增量ΔD，最后计算Q＝ΔD*vp(k)+D(k)*Δvp的值，当Q＞0时，占空比增加Δd，当Q＜0时，占空比减小Δd。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103995561A (zh) * 2014-05-28 2014-08-20 华为技术有限公司 一种最大功率点跟踪方法及装置
CN109032238A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 西交利物浦大学 基于无电流传感器的最大电功率跟踪方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090179500A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Stmicroelectronics S.R.L. Multi-cellular photovoltaic panel system with dc-dc conversion replicated for groups of cells in series of each panel and photovoltaic panel structure
CN101651436A (zh) * 2009-09-16 2010-02-17 合肥阳光电源有限公司 一种高精度最大功率点跟踪方法
KR20120070180A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 삼성전기주식회사 태양에너지 발전시스템의 최대전력점 추종을 위한 전류 지령치 생성방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090179500A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Stmicroelectronics S.R.L. Multi-cellular photovoltaic panel system with dc-dc conversion replicated for groups of cells in series of each panel and photovoltaic panel structure
CN101651436A (zh) * 2009-09-16 2010-02-17 合肥阳光电源有限公司 一种高精度最大功率点跟踪方法
KR20120070180A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 삼성전기주식회사 태양에너지 발전시스템의 최대전력점 추종을 위한 전류 지령치 생성방법 및 장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
傅诚等: "基于输出参数的光伏电池最大功率点控制", 《电工技术学报》 *
钱霞等: "直流微电网光伏发电最大功率点追踪方法", 《电力自动化设备》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103995561A (zh) * 2014-05-28 2014-08-20 华为技术有限公司 一种最大功率点跟踪方法及装置
CN103995561B (zh) * 2014-05-28 2015-12-02 华为技术有限公司 一种最大功率点跟踪方法及装置
CN109032238A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 西交利物浦大学 基于无电流传感器的最大电功率跟踪方法

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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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