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专利号: 2020105964314
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:

1.一种基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率点跟踪方法,利用伏安特性方程、二分法实现,其特征在于:基于伏安特性方程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;

该跟踪方法采用复杂的非线性伏安特性方程、电池板在标准状态下的参数值、两次采集电压和电流值实现方法,结合二分法进行数值计算,从而得出当前的短路电流、开路电压、温度以及最大功率点的电压和电流值;步骤如下:步骤1:计算不变参数Rs、k0(1)根据包括串联电阻Rs的伏安特性曲线方程:式中:U为电池板电压值,I为电池板电流值,T是电池板的绝对温度,Iph为光生电流,Rs为串联电阻;

(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Pmax0、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)根据在最大功率点处, 令Ipv=Iph+I0, 则:其中参数 T0为标准状态下的温度值;

(4)在标准状态下,将电池板参数值代入到上述的伏安特性曲线方程中,令:联立公式(2),推导出只有一个未知数Ipv的一维方程:(5)方程(3)中只有一个未知数Ipv=Iph+I0,根据Iph和I0的取值范围,确定出Ipv的最大值和最小值,采用二分法求解此方程,可以得出Ipv的值,(6)令 则可以求出:

(7)则可以求出:

步骤2:计算当前短路电流Isc、开路电压Uoc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MPPT计算模块;

(2)代入到上述的伏安特性曲线方程(1)中,推导出只有一个未知数Isc的一维方程,采用二分法求解出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Upm和电流值Ipm(1)可以推导出只有一个未知数Ipm的一维方程:(2)根据Isc/2

则可以计算出最大功率点电压值Upm;

步骤4: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驱动模块。