CN111585322B - 基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电mppt装置 - Google Patents

基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电mppt装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置，包括：光伏板、直流与缓启动电路、高频逆变器、高频变压器、高频整流器、输出滤波电路、蓄电池和主控板；所述主控板包括主控芯片、驱动模块、环境信号采集电路、输入模拟信号采集电路和输出模拟信号采集电路；通过所述驱动模块调整所述高频逆变器的占空比，完成所述光伏板最大功率点的跟踪，同时所述主控板采用三段式充电法为所述蓄电池充电，提高在线光伏充电MPPT装置的能量转换效率；本发明提供的方法有益效果是：既继承了移动平台隔离型光伏充电器的高频隔离拓扑优势，又减少了变换级数，最大限度提高在线充电装置的转换效率。

Description

基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置
技术领域
本发明涉及光伏充电技术领域，尤其涉及基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置。
背景技术
随着科技的不断进步和对环保要求的不断提高，人们的焦点似乎慢慢从普通的燃料能源开始移向对蓄电池电能运用的研究上。对于移动平台而言，其中最大的难题主要表现在：无法在短时间内把蓄电池充满；由于移动平台的空间尺寸约束，无法采用容量太大的蓄电池，导致单次充电所能储存的电能过少、使用时间不长。如果把思路聚焦到太阳能上，对于移动平台而言，就可很方便地对蓄电池进行“边用边充”的在线充电效果，既节能又环保。
目前移动平台的光伏充电器有两种主流的形式，一种是非隔离型，另一种是隔离型。非隔离型的光伏充电器一般采用两级DC/DC变换器的主拓扑结构，其中前级DC/DC变换器用于MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)算法跟踪、后级DC/DC变换器用于充电控制。这种方案的优点是两级结构设计简单、独立运行、协调控制，但是由于在这种方案中光伏板和蓄电池之间没用隔离，共模干扰的问题比较严重，尤其在外部环境比较恶劣时产生的干扰会更大，极大影响充电效能。市面上主流的隔离型光伏充电器有两种，一种是采用工频变压器实现隔离功能，另一种是采用高频变压器实现隔离功能。由于移动平台对尺寸和空间约束要求较严，工频隔离方式在移动平台上的应用受到限制。目前，移动平台上大多采用高频隔离型充电拓扑，即：“光伏板→BOOST电路→高频逆变→高频变压器→高频整流→DC/DC→蓄电池”经典拓扑。其中“BOOST电路”执行MPPT算法跟踪任务、“高频逆变→高频变压器”旨在解决隔离问题、“DC/DC变换器”实现充电控制。此拓扑的优点是在达到MPPT控制和充电控制的同时又减少了共模干扰对变换装置的不良影响。不过，该拓扑由于级数太多限制其变换效率。
发明内容
有鉴于此，本发明为了既能将光伏板和蓄电池可靠电气隔离、又能减少转换级数而提高变换效率，提出一种采用高频逆变器与隔离变压器共同作为MPPT载体的移动光伏充电做拓扑，借助变步长扰动逼近法进行MPPT算法跟踪，把AC/DC和后级DC/DC变换器合并成，且把充电控制与高频逆变的脉冲调制集合起来，最终将高频隔离、MPPT跟踪和充电控制三大功能集成一体。
本发明提供基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置，包括以下：
光伏板、直流与缓启动电路、高频逆变器、高频变压器、高频整流器、输出滤波电路、蓄电池和主控板；
所述光伏板与直流与缓启动电路电气连接；所述直流与缓启动电路与所述高频逆变器电气连接；所述高频逆变器与所述高频变压器电气连接；所述高频变压器与所述高频整流器电气连接；所述高频整流器与所述输出滤波电路电气连接；所述输出滤波电路与所述蓄电池电气连接；
所述主控板分别与所述高频逆变器、所述蓄电池电气连接；
所述主控板包括主控芯片、驱动模块、环境信号采集电路、输入模拟信号采集电路和输出模拟信号采集电路；所述驱动模块、所述输入模拟信号采集电路和输出模拟信号采集电路均与所述主控芯片电气连接；
所述驱动模块用于发送控制所述高频逆变器中的功率模块导通或者关断的触发脉冲；所述功率模块为MOSFET管或者IGBT管中的任意一种；
所述环境信号采集电路，用于采集在线光伏充电MPPT装置的环境信号；所述环境信号包括所述高频逆变器中功率模块的温度和所述在线光伏充电MPPT装置工作环境的湿度；所述输入模拟信号采集电路，用于采集所述高频逆变器的输入电压和输入电流，即所述光伏板的输出电压和输出电流；所述输出模拟信号采集电路，用于采集所述蓄电池的充电电压和充电电流，即所述高频整流器的输出电压和输出电流；
所述主控芯片根据采集得到的所述高频逆变器的输入电压和输入电流、所述高频整流器的输出电压、输出电流和环境信号通过所述驱动模块调整所述高频逆变器的占空比，完成所述光伏板最大功率点的跟踪，并采用三段式充电法为所述蓄电池充电，提高在线光伏充电MPPT装置的能量转换效率。
进一步地，所述主控板还包括DI电路和DO电路；
所述DI电路、所述DO电路和所述环境信号采集电路均与所述主控芯片电气连接；
所述DI电路用于输入在线光伏充电MPPT装置的启动或者停止信号；所述DO电路用于输出在线光伏充电MPPT装置的高频逆变器触发脉冲、缓启动控制脉冲；
所述主控芯片还包括通讯模块，通过CAN网与上位机进行通讯。
进一步地，所述主控芯片根据采集得到的所述高频逆变器的输入电压和输入电流、所述高频整流器的输出电压和输出电流、在线光伏充电MPPT装置的环境信号，通过所述驱动模块调整所述高频逆变器的占空比，完成所述光伏板最大功率点的跟踪，具体为：
S101：将所述高频逆变器与所述高频变压器共同作为MPPT的载体，则MPPT输入电压和输出电压之间的关系如式所示：
Uin×D×n＝Uout
式中，Uin表示所述高频逆变器输入电压，即所述光伏板输出电压；D表示所述高频逆变器占空比；n表示所述高频变压器匝数比；Uout表示所述高频整流器的输出电压，即所述蓄电池两端的充电电压；
S102：用Dk表示所述高频逆变器k时刻的占空比，则Dk-1表示所述高频逆变器相对于k时刻的前一时刻的占空比；用Pk表示所述光伏板k时刻的输入功率，则Pk-1表示所述光伏板相对于k时刻的前一时刻的输入功率；
S103：通过所述主控板输入所述高频逆变器的初始占空比D0和干扰步长△D；预设Dk-1＝D0、Pk-1＝0；△D为根据实际情况的预设值；
S104：通过所述输入模拟信号采集电路采集所述高频逆变器的输入电压Uk输入电流Ik；
S105：计算所述光伏板输入功率Pk、功率变化△P、电压变化△U；其中：Pk＝Uk×Ik；△P＝Pk-Pk-1；△U＝Uk-Uk-1；
S106：根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，即调整在线光伏充电MPPT装置中所述高频逆变器的占空比D的变化趋势，完成所述光伏板最大功率点的跟踪。
步骤S106中，根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，具体为：
当△P＞0、△U＞0时减小占空比，即Dk＝Dk-1-△D；当△P＞0、△U＜0时增加占空比，即Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＞0时增加占空比，即Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＜0时减小占空比，令Dk＝Dk-1-△D。
进一步地，在线光伏充电MPPT装置采用三段式充电法为所述蓄电池充电，具体为：
通过所述主控板通过所述输出模拟信号采集电路采集所述蓄电池两端的充电电压和充电电流，并根据所述蓄电池两端的充电电压和充电电流计算所述蓄电池的SOC；
根据所述蓄电池的SOC将所述蓄电池的充电过程分为3个阶段，分别为：MPPT最大功率充电阶段、恒压限流充电阶段和浮充电阶段。
进一步地，所述蓄电池的SOC具体计算式如式所示：
Figure BDA0002483180190000051
式中，SOC0表示蓄电池的初始电量；ibat表示蓄电池充电电流；Cbat表示蓄电池容量；SOCbat(t)表示所述蓄电池当前t时刻的剩余电量。
所述三段式充电法具体为：
S201：利用所述主控板输入蓄电池容量Cbat；利用所述输出模拟信号采集电路采集所述蓄电池初始电压U0；
S202：利用开路电压法，根据Cbat和U0计算蓄电池的初始电量SOC0；
S203：预设SOCbat(t-1)＝SOC0；利用所述输出模拟信号采集电路采集所述蓄电池充电电流ibat；
S204：所述蓄电池开始充电；当SOCbat(t)小于预设的阈值SOCL时，为MPPT最大功率充电阶段，即所述光伏板工作在最大功率点，提高充电速度；
S205：当SOCbat(t)大于或者等于预设的阈值下限SOCL，且小于预设的阈值上限SOCH时，进入恒压限流充电阶段，即降低所述高频逆变器的占空比使光伏板输出功率降低，对所述蓄电池进行低电流的充电；
S206：当SOCbat(t)大于或者等于SOCH时，进入浮充电阶段，即再次降低所述高频逆变器占空比使光伏板输出功率再次降低，以微弱的电流对所述蓄电池进行充电。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：既继承了移动平台隔离型光伏充电器的高频隔离拓扑优势，又减少了变换级数，最大限度提高在线充电装置的转换效率。
附图说明
图1是本发明基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置的流程示意图。
图2是本发明基于变步长扰动逼近法的MPPT算法流程图；
图3是本发明中蓄电池三段法充电阶段示意图；
图4是本发明中蓄电池的SOC计算方法流程图；
图5是本发明中蓄电池充电阶段转换流程示意图；
图6是本发明中在线光伏充电装置的仿真模型示意图；
图7是本发明中在线光伏充电装置的仿真结果图；
图8是本发明中在线光伏充电装置光伏板输出功率和蓄电池充电功率的对比结果图；
图9是本发明中在线光伏充电装置的蓄电池三段式充电仿真波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置，包括以下步骤：
光伏板1、直流与缓启动电路2、高频逆变器3、高频变压器4、高频整流器5、输出滤波电路6、蓄电池7和主控板8；
所述光伏板1与直流与缓启动电路2电气连接；所述直流与缓启动电路2与所述高频逆变器3电气连接；所述高频逆变器3与所述高频变压器4电气连接；所述高频变压器4与所述高频整流器5电气连接；所述高频整流器5与所述输出滤波电路6电气连接；所述输出滤波电路6与所述蓄电池7电气连接；
所述主控板8分别与所述高频逆变器3、所述蓄电池7电气连接；
所述主控板8包括主控芯片81、驱动模块82、输入模拟信号采集电路84和输出模拟信号采集电路85；所述驱动模块82、所述输入模拟信号采集电路84和输出模拟信号采集电路85均与所述主控芯片81电气连接；
所述驱动模块82用于控制所述高频逆变器3中的功率模块导通或者关断；所述功率模块为MOSFET管或者IGBT管中的任意一种；
所述环境信号采集电路83，用于采集在线光伏充电MPPT装置中的功率模块的温度、装置工作环境的湿度；所述输入模拟信号采集电路84，用于采集所述高频逆变器3的输入电压和输入电流，即所述光伏板1的输出电压和输出电流；所述输出模拟信号采集电路85，用于采集所述蓄电池7的充电电压和充电电流，即所述高频整流器5的输出电压和输出电流；
所述主控芯片81根据采集得到的所述高频逆变器3的输入电压和输入电流、所述高频整流器5的输出电压和输出电流，功率模块的温度、装置工作环境的湿度，通过所述驱动模块82调整所述高频逆变器3的占空比，完成所述光伏板1最大功率点的跟踪，并采用三段式充电法为所述蓄电池7充电，提高在线光伏充电MPPT装置的能量转换效率。
所述主控板8还包括DI电路86和DO电路87；
所述DI电路86、所述DO电路87和所述环境信号采集电路83均与所述主控芯片81电气连接；
所述DI电路86用于输入在线光伏充电MPPT装置的启动或者停止信号；所述DO电路87用于输出在线光伏充电MPPT装置的高频逆变器触发脉冲、缓启动控制脉冲；
所述主控芯片81还包括通讯模块88，用于与上位机进行通讯。
请参考图2，图2是本发明基于变步长扰动逼近法的MPPT算法流程图；所述主控芯片81根据采集得到的所述高频逆变器3的输入电压和输入电流、所述高频整流器5的输出电压和输出电流，通过所述驱动模块82调整所述高频逆变器3的占空比，完成所述光伏板1最大功率点的跟踪，具体为：
S101：将所述高频逆变器3与所述高频变压器4共同作为MPPT的载体，则MPPT输入电压和输出电压之间的关系如式1所示：
Uin×D×n＝Uout 1
式1中，Uin表示所述高频逆变器3输入电压，即所述光伏板1输出电压；D表示所述高频逆变器3占空比；n表示所述高频变压器4匝数比；Uout表示所述高频整流器5的输出电压，即所述蓄电池7两端的充电电压；
S102：用Dk表示所述高频逆变器3k时刻的占空比，则Dk-1表示所述高频逆变器3相对于k时刻的前一时刻的占空比；用Pk表示所述光伏板1在k时刻的输入功率，则Pk-1表示所述光伏板1相对于k时刻的前一时刻的输入功率；
S103：通过所述主控板8输入所述高频逆变器3的初始占空比D0和干扰步长△D；预设Dk-1＝D0、Pk-1＝0；△D为根据实际情况的预设值；
S104：通过所述输入模拟信号采集电路84采集所述高频逆变器3的输入电压Uk输入电流Ik；
S105：计算所述光伏板1输入功率Pk、功率变化△P、电压变化△U；其中：Pk＝Uk×Ik；△P＝Pk-Pk-1；△U＝Uk-Uk-1；
S106：根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，即调整在线光伏充电MPPT装置中所述高频逆变器3的占空比D的变化趋势，完成所述光伏板1最大功率点的跟踪。
步骤S106中，根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，具体为：
当△P＞0、△U＞0时减小占空比，即Dk＝Dk-1-△D；当△P＞0、△U＜0时增加占空比，即Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＞0时增加占空比，即：
Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＜0时减小占空比，令Dk＝Dk-1-△D。
请参考图3，图3是本发明中蓄电池7三段法充电阶段示意图；在线光伏充电MPPT装置采用三段式充电法为所述蓄电池7充电，具体为：
通过所述主控板8通过所述输出模拟信号采集电路85采集所述蓄电池7两端的充电电压和充电电流，并根据所述蓄电池7两端的充电电压和充电电流计算所述蓄电池7的SOC；
根据所述蓄电池7的SOC将所述蓄电池7的充电过程分为3个阶段，分别为：MPPT最大功率充电阶段、恒压限流充电阶段和浮充电阶段。
请参考图4和图5，图4和图5分别是本发明中蓄电池7的SOC计算方法流程图和本发明中蓄电池7充电阶段转换流程示意图；图5中SOCt即为SOCbat(t)；所述蓄电池7的SOC具体计算式如式2所示：
Figure BDA0002483180190000091
式2中，SOC0表示蓄电池7的初始电量；ibat表示蓄电池7充电电流；Cbat表示蓄电池7容量；SOCbat(t)表示所述蓄电池7当前t时刻的剩余电量。
所述三段式充电法具体为：
S201：利用所述主控板8输入蓄电池7容量Cbat；利用所述输出模拟信号采集电路85采集所述蓄电池7初始电压U0；
S202：利用开路电压法，根据Cbat和U0计算蓄电池7的初始电量SOC0；所述开路电压法，即根据被充电的蓄电池7的电压U与电量SOC之间存在固定的关系曲线，即可查表得到U0对应下的电量SOC0；
S203：预设SOCbat(t-1)＝SOC0；利用所述输出模拟信号采集电路85采集所述蓄电池7充电电流ibat；
S204：所述蓄电池7开始充电；当SOCbat(t)小于预设的阈值SOCL时，为MPPT最大功率充电阶段，即所述光伏板1工作在最大功率点，提高充电速度；
S205：当SOCbat(t)大于或者等于预设的阈值下限SOCL，且小于预设的阈值上限SOCH时，进入恒压限流充电阶段，即降低所述高频逆变器3的占空比使光伏板1的输出功率降低，对所述蓄电池7进行低电流的充电；
S206：当SOCbat(t)大于或者等于SOCH时，进入浮充电阶段，即再次降低所述高频逆变器3占空比使光伏板1的输出功率再次降低，以微弱的电流对所述蓄电池7进行充电。
请参考图6，本实施例中，图6为在线光伏充电装置的仿真模型；关键性仿真参数请参考表1；
表1在线光伏充电装置的关键性仿真参数
Figure BDA0002483180190000101
本实施例中，通过调节光伏板输入的光照强度，模拟现实中的正常光照以及遮光环境，改变光伏板的最大功率点，观察光伏板的输出电压、电流和功率以及蓄电池的充电电压、电流、功率和SOC状态，仿真结果请参考图7；图7左表示光伏板输出状态曲线；图7右表示蓄电池充电状态曲线；
图7中Ir表示光伏板光照强度；I_PV表示光伏板输出电流；V_PV表示光伏板输出电压；P_PV表示光伏板输出功率；I_Battery表示蓄电池充电电流；V_Battery表示蓄电池充电电压；P_Battery表示蓄电池充电功率；SOC表示蓄电池剩余电量。
分析图7(左)可知，前10秒光伏板工作在标准光照条件下，在10秒时降低光伏板的输入光照强度以模拟现实中的遮光情况，并在20秒时恢复到标准光照强度。据此可以看出：充电装置能快速跟踪光伏板的最大功率点，让光伏板运行在最大功率状态对蓄电池进行充电，在光照强度降低时光伏板输出功率降低，蓄电池充电速度变慢。与此同时，光伏板输出功率P_PV和蓄电池充电功率P_Battery的对比结果如图8所示，图8为光伏板输出功率和蓄电池输入功率对比曲线；
分析图8可得，在线充电装置在中间环节损耗的电能较小，光伏板能以高效率给蓄电池充电。
由于采用了高频逆变器与高频隔离变压器共同作为MPPT载体，所以，simulink的采样频率设置较短，为了在短时间内模拟蓄电池的三段式充电过程，将蓄电池的容量减小到0.01Ah，同时在对蓄电池充电策略的仿真验证中令第一阶段，即MPPT最大功率充电阶段中光伏板光照强度一直处于1000W/m2，其完整过程如图9所示，图9为蓄电池三段式充电仿真波形，其中SOC表示蓄电池剩余电量；V_Battery表示蓄电池充电电压；I_Battery表示蓄电池充电电流；P_PV表示光伏板输出功率；P_Battery表示蓄电池充电功率。
分析图9可得，在线充电装置在充电初期采用MPPT最大功率充电，光伏板工作在最大功率点，蓄电池迅速充电，蓄电池电压随SOC的增加而增加。在蓄电池的SOC达到SOCL时，此时根据本文设计的蓄电池充电控制策略，装置进入第二充电阶段，即恒压限流充电阶段。虽然此时光伏板的光照强度依然是1000W/m2，但是降低高频逆变器占空比，使光伏板输出功率降低，从而降低蓄电池充电的电流，并且维持蓄电池两端电压恒定。由于蓄电池内阻随蓄电池的SOC增大而增大，所以在恒压限流充电阶段，充电电流会慢慢下降。当蓄电池的SOC接近SOCH时，第二阶段结束，装置进入第三充电阶段，即浮充电阶段，此时进一步减小占空比，使光伏功率再次减小，从而维持蓄电池电流在IL时，防止蓄电池自身放电导致电量下降，进入此阶段也意味着整个充电过程的完毕。
本发明构建了移动式在线光伏充电装置拓扑图，采用高频逆变器与高频隔离变压器共同作为MPPT载体，它既可以弥补传统非隔离型光伏充电装置的电气隔离问题，又解决了传统隔离性光伏充电装置中级数多、效率受限的问题。提出了基于变步长扰动逼近法的MPPT跟踪技术，通过仿真分析与现场运行测试，均表明该在线光伏充电装置既能准确实现MPPT算法跟踪，同时由于采纳了三段式充电方案，又能确保蓄电池快速、安全充电。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：既继承了移动平台隔离型光伏充电器的高频隔离拓扑优势，又减少了变换级数，最大限度提高在线充电装置的转换效率。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于变步长扰动逼近法的移动式在线光伏充电MPPT装置，其特征在于：具体包括：
光伏板(1)、直流与缓启动电路(2)、高频逆变器(3)、高频变压器(4)、高频整流器(5)、输出滤波电路(6)、蓄电池(7)和主控板(8)；
所述光伏板(1)与直流与缓启动电路(2)电气连接；所述直流与缓启动电路(2)与所述高频逆变器(3)电气连接；所述高频逆变器(3)与所述高频变压器(4)电气连接；所述高频变压器(4)与所述高频整流器(5)电气连接；所述高频整流器(5)与所述输出滤波电路(6)电气连接；所述输出滤波电路(6)与所述蓄电池(7)电气连接；
所述主控板(8)分别与所述高频逆变器(3)、所述蓄电池(7)电气连接；
所述主控板(8)包括主控芯片(81)、驱动模块(82)、环境信号采集电路(83)、输入模拟信号采集电路(84)和输出模拟信号采集电路(85)；所述驱动模块(82)、所述环境信号采集电路(83)、所述输入模拟信号采集电路(84)和输出模拟信号采集电路(85)均与所述主控芯片(81)电气连接；
所述驱动模块(82)用于发送控制所述高频逆变器(3)中的功率模块导通或者关断的触发脉冲；所述功率模块为MOSFET管或者IGBT管中的任意一种；
所述环境信号采集电路(83)，用于采集在线光伏充电MPPT装置中的环境信号；所述环境信号包括所述高频逆变器(3)中的功率模块的温度、所述在线光伏充电MPPT装置的工作环境的湿度；所述输入模拟信号采集电路(84)，用于采集所述高频逆变器(3)的输入电压和输入电流，即所述光伏板(1)的输出电压和输出电流；所述输出模拟信号采集电路(85)，用于采集所述蓄电池(7)的充电电压和充电电流，即所述高频整流器(5)的输出电压和输出电流；
所述主控芯片(81)根据采集得到的所述高频逆变器(3)的输入电压和输入电流、所述高频整流器(5)的输出电压、输出电流和环境信号，通过所述驱动模块(82)调整所述高频逆变器(3)的占空比，完成所述光伏板(1)最大功率点的跟踪，并采用三段式充电法为所述蓄电池(7)充电，提高在线光伏充电MPPT装置的能量转换效率；
所述主控板(8)还包括DI电路(86)和DO电路(87)；
所述DI电路(86)、所述DO电路(87)和所述环境信号采集电路(83)均与所述主控芯片(81)电气连接；
所述DI电路(86)用于输入在线光伏充电MPPT装置的启动或者停止信号；所述DO电路(87)用于输出在线光伏充电MPPT装置的高频逆变器触发脉冲、缓启动控制脉冲；
所述主控芯片(81)还包括通讯模块(88)，通过CAN网与上位机进行通讯；
所述主控芯片(81)根据采集得到的所述高频逆变器(3)的输入电压和输入电流、所述高频整流器(5)的输出电压和输出电流、在线光伏充电MPPT装置的环境信号，通过所述驱动模块(82)调整所述高频逆变器(3)的占空比，完成所述光伏板(1)最大功率点的跟踪，具体为：
S101：将所述高频逆变器(3)与所述高频变压器(4)共同作为MPPT的载体，则MPPT输入电压和输出电压之间的关系如式(1)所示：
Uin×D×n＝Uout (1)
式(1)中，Uin表示所述高频逆变器(3)输入电压，即所述光伏板(1)的输出电压；D表示所述高频逆变器(3)的占空比；n表示所述高频变压器(4)的匝数比；Uout表示所述高频整流器(5)的输出电压，即所述蓄电池(7)两端的充电电压；
S102：用Dk表示所述高频逆变器(3)k时刻的占空比，则Dk-1表示所述高频逆变器(3)相对于k时刻的前一时刻的占空比；用Pk表示所述光伏板(1)k时刻的输入功率，则Pk-1表示所述光伏板(1)相对于k时刻的前一时刻的输入功率；
S103：通过所述主控板(8)输入所述高频逆变器(3)的初始占空比D0和干扰步长△D；预设Dk-1＝D0、Pk-1＝0；△D为根据实际情况的预设值；
S104：通过所述输入模拟信号采集电路(84)采集所述高频逆变器(3)的输入电压Uk、 输入电流Ik；
S105：计算所述光伏板(1)输入功率Pk、功率变化△P、电压变化△U；其中：Pk＝Uk×Ik；△P＝Pk-Pk-1；△U＝Uk-Uk-1；
S106：根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，即调整在线光伏充电MPPT装置中所述高频逆变器(3)的占空比D的变化趋势，完成所述光伏板(1)最大功率点的跟踪；
步骤S106中，根据△P和△U的变化趋势，调整在线变步长扰动逼近趋势，具体为：
当△P＞0、△U＞0时减小占空比，即Dk＝Dk-1-△D；当△P＞0、△U＜0时增加占空比，即Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＞0时增加占空比，即Dk＝Dk-1+△D；当△P＜0、△U＜0时减小占空比，令Dk＝Dk-1-△D；
在线光伏充电MPPT装置采用三段式充电法为所述蓄电池(7)充电，具体为：
所述主控板(8)通过所述输出模拟信号采集电路(85)采集所述蓄电池(7)两端的充电电压和充电电流，并根据所述蓄电池(7)两端的充电电压和充电电流计算所述蓄电池(7)的SOC；
根据所述蓄电池(7)的SOC将所述蓄电池(7)的充电过程分为3个阶段，分别为：MPPT最大功率充电阶段、恒压限流充电阶段和浮充电阶段；
所述蓄电池(7)的SOC具体计算式如式(2)所示：
Figure FDA0003475081930000041
式(2)中，SOC0表示蓄电池(7)的初始电量；ibat表示蓄电池(7)充电电流；Cbat表示蓄电池(7)容量；SOCbat(t)表示所述蓄电池(7)当前t时刻的剩余电量；
所述三段式充电法具体为：
S201：利用所述主控板(8)输入蓄电池(7)容量Cbat；利用所述输出模拟信号采集电路(85)采集所述蓄电池(7)初始电压U0；
S202：利用开路电压法，根据Cbat和U0计算蓄电池(7)的初始电量SOC0；
S203：预设SOCbat(t-1)＝SOC0；利用所述输出模拟信号采集电路(85)采集所述蓄电池(7)充电电流ibat；
S204：所述蓄电池(7)开始充电；当SOCbat(t)小于预设的阈值SOCL时，为MPPT最大功率充电阶段，即所述光伏板(1)工作在最大功率点，提高充电速度；
S205：当SOCbat(t)大于或者等于预设的阈值下限SOCL，且小于预设的阈值上限SOCH时，进入恒压限流充电阶段，即降低所述高频逆变器(3)的占空比使光伏板(1)的输出功率降低，对所述蓄电池(7)进行低电流充电；
S206：当SOCbat(t)大于或者等于SOCH时，进入浮充电阶段，即再次降低所述高频逆变器(3)的占空比使光伏板(1)功率再次降低，以微弱的电流对所述蓄电池(7)进行充电。
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