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当Boost变换器工作在电流连续条件下时,从式(1)可以得到其变压比仅与占空比D有关而与负载无关,所以只要有合适的开路电压,通过改变.Boost变换器的占空比D就能找到与太阳能电池最大功率点相对应的VI。
3MPPT控制的实现
3.1控制算法
目前实现太阳能MPPT常用的算法有扰动观察法(P&O)和电导增量法(INC)。前者的算法结构简单、检测参数少,应用较普遍,但在最大功率点附近,其波动较大;后者的算法波动较小,但较为复杂,跟踪过程需花费相当长的时间去执行A/D转换。
系统采用自适应扰动观察法,通过对扰动观察法的改进,引进一个变步长参数λ(k)来解决在最大功率点附近波动大的问题,其中λ(k)=ε|△P|式中ε是一个恒定的常数,自适应扰动观察法的程序流程图如图5所示。图中e决定了跟踪精度,λ(k)为占空比步长,决定功率变化的步长,η为扰动方向控制系数,取值为1。当|△P|
3.2硬件实现
控制电路使用TI公司的TMS320F2812DSP作为主控制芯片,其快速的运算能力、丰富的外设资源能为整个控制系统提供一个良好的平台。DSP是整个控制系统的核心,它接受采样电路送来的模拟信号,按照控制算法对采样信号进行处理,然后产生所需要的PWM波形,经驱动放大后控制主电路功率开关管的通断,从而实现MPPT。TMS320F2812在时钟频率150MHz下,其时钟周期仅为6.67ns,8通道16位PWM脉宽调制,2×8通道12位A/D转换模块,一次A/D转换最快转换周期仅为200ns。TMS320F2812DSP芯片的这些特点能够满足MPPT控制精度和速度的要求。
采用其中两路A/D转换输入通道作为太阳能电池的输出电流和电压的采集通道,经过MPPT控制产生驱动PWM波形控制DC-DC开关管的导通时间,其控制的框图如图6所示。
3.3软件实现
MPPT的控制流程图如图5所示,其功能是在中断服务模块中完成的。在主程序中主要是完成对寄存器,定时器以及PWM的初始化,其流程图如7所示。
4实验结果分析
为验证MPPT系统的有效性,设计了MPPT实验系统,并与无此装置下光伏电池的发电状态进行比较。实验系统的太阳能电池采用大禾科技有限公司的多晶硅电池组件DH-20,其性能参数为:开路电压Voc=21.5v;短路电流Isc=1.30A;标称功率PM=20W,蓄电池为24V/12Ah铅酸蓄电池。实验结果见表1。由实验数据可知,接入MPPT装置后,光伏电池的输出功率有了显著提高。
5结论
提出了一种利用DSP控制的,以Boost变换器为核心,以铅酸蓄电池为负载的MPPL系统。详细分析了MPPT的原理,并对该系统进行了实验研究。实验结果表明,采用TMS320F2812DSP芯片控制的MPPT系统实现了光伏电池最大功率跟踪,电路结构简单、可靠性好、效率高,且具有针对蓄电池过充、过放、逆变输出过流等异常情况的多种保护作用,因而具有一定的实用价值。
(本文转自电子工程世界:http://www.eeworld.com.cn/DSP/2011/0215/article_2800.html)
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