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专利号: 2020105960205
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种直接计算的光伏最大功率点跟踪方法,利用伏安特性方程、二分法以及遗传算法等实现,其特征在于:所述直接计算的光伏最大功率点跟踪系统包括:光伏阵列、采样模块、MPPT计算模块、PWM驱动模块、Boost升压模块以及负载/逆变器模块;所述采样模块的输入端与所述光伏阵列输出端连接,所述采样模块的输出端与所述MPPT计算模块输入端连接,所述MPPT计算模块输出端与所述PWM驱动模块输入端连接,所述PWM驱动模块输出端与所述Boost升压模块输入端连接,所述Boost升压模块输出端与所述负载/逆变器模块输入端连接;

所述采样模块包括电压采样模块和电流采样模块,电压采样模块和电流采样模块分别与所述光伏阵列输出端连接,用于实时采集光伏阵列的输出电压和输出电流,并发送给MPPT计算模块;

所述Boost升压模块包括MOSFET开关管,所述MOSFET开关管的输入端与所述PWM驱动模块的输出端连接;

该方法采用以伏安特性公式作为计算的理论依据,通过电池板在标准状态下的参数值,推算出决定伏安特性曲线形状的变化参数;在同一个最大功率点计算周期内,只需要两次采样电压和电流值,就可以得出当前的短路电流、开路电压和温度的值;通过建立计算最大功率点电压值的计算方程,结合二分法或遗传算法等数值算法,可以直接计算出当前最大功率点的电压值;具体包括如下步骤:步骤1:计算理想的伏安特性方程中参数I0、的值

(1)根据理想的伏安曲线方程:

式中,Isc为太阳能电池的短路电流,T是电池板的绝对温度,u为电池板电压值,i为电池板电流值;

(2)电池板的系统标定值:在标准日照和温度的条件下,最大输出功率Pmax、最大工作电压Upm0、最大工作电流Ipm0、开路电压Uoc0、短路电流Isc0的值,(3)将电池板参数值代入到上述的伏安曲线方程中,推导出只有一个未知数I0的一维方程,采用二分法或遗传算法等数值计算方法求解出I0的值,从而计算出参数 的值;

步骤2:计算当前短路电流、开路电压和温度值

(1)根据所述采样模块检测当前的电流和电压值,得出电压值u1,电流值i1;改变所述PWM驱动模块占空比的值,根据所述采样模块再次检测电流和电压值,得出电压值u2,电流值i2;上述检测过程需要在极短的时间内完成,将得出的电流和电压值送入所述CPU计算模块;

(2)代入到上述的伏安曲线方程中,推导出只有一个未知数Isc的一维方程,采用二分法或遗传算法等数值算法求解出Isc的值,从而得出当前温度T以及开路电压Uoc的值;

步骤3:计算最大功率点电压值的经典方程:

如果令功率对电压的导数值等于零,以及令 则可以得出计算最大功率点电压值的经典方程:步骤4:采用二分法或遗传算法等数值算法求出经典方程中y的值:(1)采用二分法计算y的值

根据上述的经典方程得出模型:

上述模型可以通过二分法计算出y的值;

(2)采用遗传算法计算y的值

建立优化模型:

将其作为遗传运算的目标函数,采用遗传算法求解此优化模型,从而计算出y的值,最后推导出最大功率点电压upm的值;

步骤5:将计算得出的最大功率点电压值upm转换成相应占空比的值,赋值给所述PWM驱动模。