一種改進(jìn)型太陽陣最大功率點(diǎn)跟蹤方法

　　這樣，最大功率點(diǎn)的跟蹤就可以轉(zhuǎn)化為DC/DC電路占空比的控制問題，通過占空比的調(diào)制，使得星上載荷獲得最大功率。由于星上某一時(shí)刻實(shí)際工作載荷阻抗的不確定性，DC/DC電路必須具備雙向性調(diào)節(jié)(既可以增大等效輸入阻抗，亦可以減小等效輸入阻抗)。雖然相關(guān)文獻(xiàn)中，DC/DC電路有采用降壓斬波電路和升壓斬波電路，但是根據(jù)上述分析可知，這兩種電路有其自身的局限性的(當(dāng)R>Rs，降壓斬波電路將無法匹配整星阻抗，使得Req=Rs，以期太陽陣輸出功率最大;升壓斬波電路類似)。所以鑒于星上某一時(shí)刻實(shí)際工作載荷的不確定性，DC/DC電路應(yīng)選擇采用反激電路、升降壓電路或Cuk電路為佳。

　　MPPT理論的實(shí)現(xiàn)

　　目前最大功率點(diǎn)控制方法很多，常用的有恒壓跟蹤法(CVT)、擾動(dòng)觀察法以及增量電導(dǎo)法(INC)。恒壓跟蹤法是一種建立在外界溫度恒定前提下近似最大功率跟蹤方法，鑒于此種控制方法的局限性，不適合用于星上太陽陣控制;增量電導(dǎo)法是利用太陽陣輸出端動(dòng)態(tài)電導(dǎo)值dI/dV，與此時(shí)靜態(tài)電導(dǎo)的負(fù)數(shù)-I/V相比較，控制太陽陣輸出電壓方向的一種最大功率點(diǎn)控制法。當(dāng)傳感器精度有限時(shí)，滿足dI/dV=-I/V的概率有限，將不可避免產(chǎn)生誤差。

　　擾動(dòng)觀察法具有控制方式簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)擾動(dòng)觀察法是通過計(jì)算機(jī)周期性地采集太陽陣輸出電壓和電流，計(jì)算出輸出功率，并和上一次輸出功率進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制DC/DC電路。經(jīng)過反復(fù)比較、控制，最終使得太陽陣工作在最大功率點(diǎn)附近。太陽陣在最大功率點(diǎn)振蕩的幅度取決于系統(tǒng)的采樣周期和執(zhí)行時(shí)間。過大的采樣周期雖然可以提高跟蹤速度，但跟蹤過程中有可能會(huì)跨越最大功率點(diǎn)，最終會(huì)在最大功率點(diǎn)處振蕩，造成平均輸出功率大大低于最大功率，甚至無法跟蹤到最大功率點(diǎn)。過小的采樣周期，會(huì)對(duì)硬件電路提出更高的要求，不利于元器件的選取和增加系統(tǒng)的研制成本，而且，從系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性角度考慮，如果某一時(shí)刻太陽陣的實(shí)際功率點(diǎn)偏離最大功率點(diǎn)過遠(yuǎn)，過小的采樣周期將需要花費(fèi)更多的時(shí)間才能跟蹤到位。所以常規(guī)擾動(dòng)觀察法首先面臨著跟蹤步長(zhǎng)選取難的問題。

　　此外，當(dāng)外部環(huán)境快速變化時(shí)，常規(guī)擾動(dòng)觀察法不能快速跟蹤，很容易造成誤判現(xiàn)象。例如，當(dāng)太陽陣已經(jīng)工作在最大功率附近，假設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)的占空比為Da，對(duì)應(yīng)輸出功率為Pa(圖2)，當(dāng)占空比擾動(dòng)方向向右移動(dòng)時(shí)，若日照強(qiáng)度沒有發(fā)生變化，則太陽陣輸出功率Pb>Pa，占空比擾動(dòng)方向正確。但倘若光照強(qiáng)度突然降低時(shí)，則對(duì)應(yīng)Vb的輸出功率Pb`

　　所以，根據(jù)現(xiàn)有理論和上述常規(guī)擾動(dòng)觀察法存在的缺點(diǎn)，本文提出一種鑒于三點(diǎn)比較理論的變步長(zhǎng)控制方法，通過對(duì)DC/DC占空比的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽陣最大功率點(diǎn)的快速跟蹤、定位。

　　首先在太陽陣的P-D曲線不同位置，從左向右任意取三點(diǎn)a、b、c，對(duì)應(yīng)的輸出功率和占空比分別為Pa、Pb、Pc和Da、Db、Dc(圖3)。先引入一個(gè)符號(hào)變量S，對(duì)于a、b兩點(diǎn)，若Pa≥Pb，則S=-1，否則S=1;對(duì)于b、c兩點(diǎn)，若Pc≥Pb，則S=1，否則S=-1。這樣，以b點(diǎn)占空比Db為基準(zhǔn)，Da=Db-l，Dc=Db+l。每一個(gè)采樣周期里，比較三點(diǎn)計(jì)算所得功率的大小，進(jìn)而得到符號(hào)變量S的值，根據(jù)S決定占空比移動(dòng)方向。

　　由圖3可知，當(dāng)S=0時(shí)，工作點(diǎn)將不移動(dòng);當(dāng)S=2時(shí)，工作點(diǎn)將向右移動(dòng);當(dāng)S=-2時(shí)，工作點(diǎn)將向左移動(dòng)。現(xiàn)在回顧上面所提及的常規(guī)擾動(dòng)觀察法中，太陽陣誤判情形：Pb≤Pa，Pb≤Pc，此情形下S=0，工作點(diǎn)將保持不變，這樣就可以有效地避免光照快速變化時(shí)所引起的誤判現(xiàn)象。