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这将使太阳能板的输出功率Parr大幅度降低。在太阳能板与蓄电池组中加入DCDC电路,通过对其进行控制,调节Uarr从而使其稳定在图2的P点,以便能有效利用太阳能板的可输出功率。在标准测试条件下,太阳电池的最佳工作电压与其开路电压之间存在一个特定的比例关系,基于该思想产生了恒压跟踪MPPT策略,但在非标准条件下,其实用性较差。利用扰动开关管的工作占空比D直至输出功率Parr达到最大的扰动观察法,在寻找MPP上更具通用性。对于Buck电路,存在UarrDUbat关系,所以:
式中Ubat蓄电池电压式(1)代入得:
由图2可知,在MPP时,dParrdUarr0(d2ParrdUarr2)0因此可由式(3)和式(4)化简为:
f因此,输出功率和D的关系与图2中的P和U关系相似。从而可通过扰动D实现输出功率的变化,并寻找出MPP由于输出电压即蓄电池的充电电压短期内变化不大,在进行D扰动寻找MPP期间可近似认为恒定,因此输出功率的大小直接反应在输出电流即蓄电池的充电电流上,通过采样该充电电流值,从而判断出输出功率随D扰动的变化情况,以便进行MPPT为了提高控制精度和驱动能力,单片机与开关管间加入了DA转换和PWM芯片,图4示出其主电路拓扑。最大功率点追踪(MPPT)4最大功率点追踪(MPPT)电路寻找MPP的工作原理可简述为:通过不断改变开关管驱动信号的D直至蓄电池的充电电流达到最大,此刻即可认为太阳电池的输出功率达到最大,实现太阳电池的最大功率点追踪。在寻找MPP过程中,根据D的扰动情况,输出功率有3类模式,对应9种大小关系。
根据上述模式变化,扰动开关管的D当检测到当前输出功率与D的大小关系为模式2时,即可认为已搜寻到MPP同时将以该D进行工作。考虑到温度及光照条件的改变,太阳电池的输出参数不断变化,同时导致MPP的漂移,单片机在经过设定时间后,将再一次做D的扰动,搜寻新的MPP以保证太阳电池的最大功率输出,从而有效利用太阳能。根据上述分析,编制了相关程序。图6示出其设计流程。
f通过实验发现,在晴日里不同时刻的MPP处,电路工作的D均变化不大。因此,为了避免搜寻过程中造成寻找时间太久及带来的能量浪费,下一时刻进行MPP追踪的搜寻起点设定为上一次MPP时的D值。5MPPT策略实验结果主电路的工作频率为100kHz当搜寻到输出电流达到最大时,即认为该点为电路工作的MPP图7示出此刻的驱动信号Ugs实验波形。可见,此时开关管的D≈065这与理论分析结果很吻合。表1给出由上述分析得到的传统电路与MPPTr
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