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最大功率跟蹤控制演算法的種類

發布時間:2024-11-13 01:12:52

1. MPPT控制器

MPPT控制器的全稱是「最大功率點追蹤」(Maximum power point Tracking)太陽能控制器,它的出現替代了傳統的太陽能充電控制器。它能夠實時偵測太陽能電池在壞境因素的作用下產生的電壓值大小,並且追蹤最高電壓電流值,使整個光伏發電系統以最高的有效率對蓄電池進行充電。在MPPT控制器少不掉的就是演算法,經過無數的實驗與研究,出現了很多種屬於MPPT的演算法,常見的有恆壓追蹤法、電導增量法和干擾觀測法等等。

恆壓追蹤法是一種可以近似最大功率的追蹤方法。假設當溫度不改變的時候,光伏電池在不同光照下的最大功率點幾乎是在同一種垂直線的兩側附近,這就可以把最大功率線近似的看成一個常數的垂直線,使其工作在一個固定的電壓下。但是恆壓跟蹤法是有一定的功率損失的,當溫度出現變化時,光伏電池的開路電壓也會隨著溫度的變化而出現變化,而恆壓跟蹤法的電壓其實是一個固定值,所以它的實際效率並不高。

電導增量法其實是通過比較光伏電池的電導增量和瞬時電導進行輸出控制信號。當輸出電導的變化量等於輸出電導的相反數的時候,即光伏電池板工作在最大功率點。在光伏電池工作時,如果電導增量和瞬間電導的和大於零時,那麼為了使其達到最大功率點,應該增大光伏電池板的工作電壓;而當光伏電池工作的電導增量和瞬間電導的和小於零,為了使其達到最大功率點,我們應該減小光伏電池板的工作電壓。電導增量法有著精準的控制和較快的反應速度,也適用於大氣條件變化多的地方。但是因為它的精準度高、響應速度快,所以它對硬體的要求很高,特別是對感測器的精度要求,所以它的整個造價都比較高。當然理論上它的表達是無可爭議的,但是如果選用了的感測器的精度有限時,處理器就會出現計算誤差,不可避免的產生跟蹤偏差的情況。

干擾觀測法其實也叫爬山法,它是通過比較光伏電池板的實時輸出與上一次的輸出進行比較從而確定是以增加還是減小光伏電池的工作電壓進行最大功率點追蹤。如果實時監測的輸出功率P1與上次的輸出功率P2進行比較P=P1-P2>0,那麼就說明這一次實時監測發現的擾動方向是正確的,控制器可以繼續進行同方向的擾動;如果此次發現的P=P1-P2<0,那麼就說明擾動方向是錯誤的,控制器應該就進行反方向進行擾動。

而結合實際在本次設計中,我選擇了精準度相對高的干擾觀測法,相比於恆壓追蹤法它的精度更高;相比於電導增量法它的性價比更好。

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