光伏水泵MPPT設(shè)計(jì)
1. 常規(guī)CVT方式的特點(diǎn)與不足
CVT方式可以近似獲得太陽(yáng)電池的最大功率輸出，軟件上處理比較簡(jiǎn)單。但實(shí)際上日照強(qiáng)度和溫度是時(shí)刻變化的，尤其是在西部地區(qū)，同一天中的不同時(shí)段，溫度和日照強(qiáng)度變化都相當(dāng)大，這些都會(huì)引起太陽(yáng)電池陣列最大功率點(diǎn)電壓的偏移，其中尤以溫度的變化影響最大。在這種情況下采用CVT方式就不能很好的跟蹤最大點(diǎn)，為克服這一弊端，提出了TMPPT(True Maximum Power Point Tracking)概念，其意思是“真正的最大功率跟蹤”控制，即保證系統(tǒng)不論在何種日照及溫度條件下，始終使太陽(yáng)電池工作在最大功率點(diǎn)處。由于逆變器采用恒V/f控制，故水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其輸入電壓成正比，因此，調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，就等于調(diào)節(jié)了負(fù)載電機(jī)的輸出功率。故本系統(tǒng)采用TMPPT方式使太陽(yáng)電池盡可能工作在最大功率點(diǎn)處，為負(fù)載提供最大的能量。
2.TMPPT的原理與實(shí)現(xiàn)
由太陽(yáng)電池陣列的P-V特性曲線(圖4 )可知，在最大功率點(diǎn)處，dP/dV = 0, 在最大功率點(diǎn)的左側(cè)，當(dāng)dP/dV > 0時(shí)，P呈增加趨勢(shì)， dP/dV < 0時(shí)，P呈減少趨勢(shì)；但在最大功率點(diǎn)的右側(cè)，當(dāng)dP/dV > 0時(shí)，P呈減少趨勢(shì)，dP/dV < 0時(shí)，P呈增加趨勢(shì)。據(jù)此可在實(shí)際運(yùn)行時(shí)根據(jù)P-V的變化關(guān)系確定最大功率點(diǎn)。
圖(5)為TMPPT型最大功率點(diǎn)跟蹤控制框圖。系統(tǒng)的輸入指令值為0，反饋值為dP/dV，假定Z3狀態(tài)為＋1，則USP*指令電壓增加，經(jīng)CVT環(huán)節(jié)調(diào)整，系統(tǒng)的輸出電壓V跟蹤USP*增加,采樣輸出電流I，經(jīng)功率運(yùn)算環(huán)節(jié)和功率微分環(huán)節(jié)，獲得dP/dV值，如dP/dV > 0，則Z1為＋1，Z2為＋1，Z3為＋1，USP*指令電壓繼續(xù)增加。如dP/dV < 0，則Z1為－1，Z2為－1，Z3為－1，USP*指令電壓開始減小。穩(wěn)定工作時(shí)，系統(tǒng)在最大功率點(diǎn)附近擺動(dòng)，如擺動(dòng)幅度越小，則精度越高。在具體工作時(shí)，為了防止搜索方向的誤判斷，軟件中設(shè)置了搜索限幅值，使系統(tǒng)的工作可靠性進(jìn)一步提高。由于本系統(tǒng)中采用的ASIPM模塊帶有電流檢測(cè)功能，故在硬件設(shè)計(jì)上可以省去電流檢測(cè)電路，節(jié)約了成本，并進(jìn)一步優(yōu)化了外圍電路。
圖(5)TMPPT型最大功率點(diǎn)跟蹤控制框圖