基于DSP的光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)

摘要：太陽能光伏陣列的輸出特性受外界環(huán)境的影響具有強(qiáng)烈的非線性，為了提高系統(tǒng)的整體效率，一個重要的途徑就是實(shí)時調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近。本文通過對太陽能電池伏安特性的分析，采用自適應(yīng)擾動觀察算法，基于TMS320F2812設(shè)計(jì)了MPPT控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在此算法控制下，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地跟蹤最大功率點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：光伏電池；最大功率跟蹤；最大功率點(diǎn)跟蹤；TMS320F2812

O 引言
隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的不斷加速和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源問題已成為人類需要迫切解決的問題，大力發(fā)展新的可替代能源已成為當(dāng)務(wù)之急。太陽能是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對的安全性、資源的相對廣泛性和充足性、長壽性及維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)。光伏發(fā)電雖然具有以上的優(yōu)勢，但是實(shí)際應(yīng)用中還存在很多的問題。光伏發(fā)電的主要缺點(diǎn)之一是太陽能電池陣列的光電轉(zhuǎn)換效率太低。為了解決該問題，一個重要的途徑就是實(shí)時調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近。目前，光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤問題已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。
高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏發(fā)電控制系統(tǒng)成為可能。本論文就是在此背景下，采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812進(jìn)行控制，開展了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的理論和試驗(yàn)研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 光伏電池的特性
太陽能電池的輸出特性是非線性的，它受到光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等因素的影響。太陽能電池的等效電路如圖1所示，圖2是光伏電池在不同溫度下的I-V、P-V特性，圖3為光伏電池在不同日照強(qiáng)度下的I-V、P-V特性。

從圖2可以看出，太陽能電池開路電壓V0。主要受電池溫度的影響；從圖3可以看出，太陽能電池短路電流Is。主要受日照強(qiáng)度的影響，而且在一定的溫度和光照強(qiáng)度下，太陽能電池具有唯一的最大功率輸出點(diǎn)。由于實(shí)際應(yīng)用中不能保證其總是工作在最大功率點(diǎn)上，所以在應(yīng)用中要用到MPPT裝置，以保證太陽能電池的輸出功率在最大功率點(diǎn)的附近。