光伏水泵中的太阳能电池大功率跟踪

　　太阳能的大规模利用是21世纪人类社会发展进步的重要标志，目前太阳能的光伏利用在全世界范围内曰益普及。但由于光伏阵列输出非线性，必须考虑使光伏系统在不同曰照、温度及不同负载特性下都工作在光伏阵列输出特性的最大功率点上或附近，从而充分利用太阳电池阵列吸收的太阳能。本文结合工程实际，介绍太阳能电池的最大功率跟踪原理及在异步光伏水泵系统中的应用。

　　1太阳能电池的伏安特性是太阳电池在不同曰照下的/-V特性曲线，它表明太阳电池既非恒压源，也非恒流源，而是一种非线性直流电源，太阳电池阵列的伏安特性与负载特性曲线i的交点A、5、C、D、￡即为光伏系统的工作点，如能使工作点移至光伏阵列伏安曲线的最大功率点A'、、C'、D7、￡，上，就可最大限度地提高光伏阵列的能量利用率，我们可在光伏阵列与负载间加一最大功率跟踪适配器来完成，本文以笔者从事的异步光伏水泵系统为例阐述光伏系统最大功率跟踪适配器的工作原理。

　　2光伏系统中最大功率点跟踪原理太阳电池的曲线如，它是以最大功率点为极值的单峰函数，P-t/曲线的特点说明我们可用步进搜索法来寻找最大功率点，即从起始状态开始，每次做一有限变化，然后测量由于输入信号变化引起输出量变化的大小及方向，再命令被控对象的输入按需要的方向调节，实现自寻优控制。

　　产工艺分级下完成。SIMATICPCS7的控制组态由CFC（连续控制算法），SFC（顺序控制算法），SCL（结构控制算法），STEP7联锁、逻辑控制算法（包括了STL、LAD、FBD、CFC，SFC、SCL）完成，本系统主要采用CFC编制。0（：是图型化的组态工具，组态时利用系统配置的大量功能块（包括PID、I/O、驱动、传动、电机和阀门等控制模块），可大大节省系统开发时间和费用，完成复杂的大型控制任务。

　　系统的监控部分组态主要由WinCC完成，WinCC的编程可与控制部分组态分开完成。最后它们的联系由在标准分级中进行的硬件组态所分配的各个数据的地址标签实现，以便WinCC的监控画面读取。本系统的监控画面共13个：锅炉运行参数总图、锅炉燃烧烟风系统、锅炉汽水系统、锅炉给煤系统、高炉焦炉煤气燃烧系统、J阀回料器系统、炉堂冷渣器系统、炉堂温度显示系统、汽轮发电机运行参数图、汽轮发电机系统、汽机润滑油系统、电液调节油系统、汽机联锁保护投切系统，它们之间可随意切换。

　　SIEMENSSIMATICPCS7应用色彩和闪烁变化表示各种报警信息，它可按报警产生顺序在Alarm log中查询、打印。所有归档数据的历史和即时曲线都可通过曲线生成器查看。系统还专门制作了锅炉和汽轮发电机的2个生产报表，用于核算生产成本。

　　3结束语本系统自投运以来，运行正常，用户反映良好。实践证明，全集成自动化的DCS将越来越多的应用于现代工业领域。

　　9期逆变器太阳电池阵列最大功率跟踪入口参数：t/d电池阵列实际工作电压；第2次假设的最大功率点的电压。出口参数：电机频率/n.据经验，位于电池阵列开路当负载特性与太阳电池阵列特性的交点在阵列最大功率点相应电压之左时，MPPT使交点处电压升高，而当交点在阵列最大功率点相应电压义之右时，MPPT使交点处的电压下降。说明这个动态过裎，假设工作点在K处，太阳电池输出功率为P，如使工作点移到太阳电池输出功率为/%，然后比较现时功率户2与记忆功率尸P因为户2>边，继续增大电压，使工作点继续朝的方向变化，如工作点已越过，到达t/4，此时若再增加At/，则工作点到达t/5，比较结果说明工作点在Pmax右边，变化At/使输出功率变小，需要改变输入信号的变化方向，即输入信号每次减去AC/，再比较现时功率与记忆功率，这样周而复始地寻找最大功率点/由上分析可见，区分当前的工作点所处区域是最大功率点跟踪器的关键所在，具体判别如下：Af）>t/⑴，工作点在Pmax之左，应增大电压；A⑴，工作点在点之右，应减小电压；当尸（，+厶<尸（时， （；+△0="">叭0，工作点在尸之右，应减小电压；i/（f+A

　　3异步光伏水泵系统中最大功率点跟踪1个异步光伏水泵系统的总体构成如。

　　太阳电池阵列通过最大功率跟踪器供电给光伏水泵用逆变器，如是普通直流电机，则不需逆变器环节，本系统用异步电机作控制对象，以PIC16C72单片机为核心来控制VVVF逆变器给异步电机供电，采用恒压频比控制方式实现变频调速，并用软件实现MPPT.电机水泵合成方案框图如。

　　能电池阵列输出给电机功率大小，比较现时功率与记忆功率即等同于比较现时转速和记忆转速，具体流程图见和。

　　/第i次Tn MPPT子程序框图PI调节子程序框图电压的70%附近，我们首先采样太阳能电池阵列开路电压的70%作为第1次假设的最大功率点电压t/，并假设K在的尸-曲线上位于t/m左边。让太阳能电池阵列工作电压从开始，并记录下此时的转速作为记忆转速，然后在MPPT子程序中从t/，起步以步长At/向右搜索，即加一At；作为阵列的第2次假设的最大功率点电压C/2，调用n调节子程序，以采样得到的《和i/2作为入口参数，输出参数为逆变电路的输出SPWM波的频率/，让t/d跟踪调节结束后，测量现时转速，再次调用MPPT子程序，比较现时转速与记忆转速，如比较的结果是《升高，则表示工作点确实在/左边，假设的最大功率点电压变化方向正确，太阳能电池阵列提供的功率增加，继续朝该方向变化，即将1/2赋给％，再给K加一A/作为新的f/2，如转速降低，表示太阳能电池提供的功率减小，工作点在右边，则t/需要向另一方向变化，如此周而复始，系统以A 4结论根据上述思想设计的软件法异步光伏水泵最大功率适配器经系统测试，在不同的曰照及温度条件下，太阳能电池阵列的工作点能够迅速跟随曰照及温度条件的变化，捕捉太阳能电池的最大功率点