CN115344078B - Mppt功率快速追踪算法 - Google Patents

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell

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Abstract

本发明公开的属于新能源技术领域，具体为MPPT功率快速追踪算法，包括扫描太阳能电池板输出功率曲线找到功率下降点、电流拉载、功率点乘法拟合等多个步骤，本发明采用一种简单快速的最小二乘法和二分法相结合，能够快速的预判最大功率点的位置，并快速的追踪定位倒最大功率点。采用非线性的最小二乘法，拟合出最大功率点，再用二分法进行验证最大功率点，再拟合，再二分法逼近，快速锁定最大功率点，不产生额外的计算，只向最大功率点逼近，大大提高了计算效率，缩短了锁定最大功率点的时间，大大降低了MCU的算法难度，提高了运算效率。

Description

MPPT功率快速追踪算法
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体为MPPT功率快速追踪算法。
背景技术
由于新能源应用越来越广泛，太阳能供电以在生活中普遍应用。但是对于多变的天气，如何快速的追踪到太阳能电池板最大功率点，提高太阳能利用率，成了太阳能利用的不可忽视问题。目前多数最大功率点追踪算法有响应速度慢，或者最大功率点追踪不准的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供MPPT功率快速追踪算法，以解决上述背景技术中提出的算法有响应速度慢，或者最大功率点追踪不准的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：MPPT功率快速追踪算法，包括以下步骤：
步骤1，电流以2的指数增长快速扫描当前的太阳能电池板输出功率曲线，直到第一个功率下降点；
步骤2，当第一个下降功率点电压为0，设定电流值为前一次电流值I(n-1)*(1+2^(-m))，直到功率超过设定值门限，将此点功率设置为Pn，如果继续为0，则迭代I(n-2)*(1+2^(-m))，直到电流不为0为止，并执行步骤3，当第一个下降功率点电压不为0时，将当前功率点定义为Pn，前一功率点为Pn-1，再前一个功率点为Pn-2，并执行步骤3；
步骤3，将Pn、Pn-1、Pn-2三点的功率点进行最小二乘法拟合，计算得出最大功率电流点Im0，将MPPT输入电流加载到Im0，测试出实际功率Pm0，比较实际功率Pe0和最大功率Pm0的偏差，如果超出设定门限，Pn，Pn-1，Pm0进行最小二乘法迭代拟合，重新预估最大功率点，如果小于设定门限，则最大功率被锁定；
步骤4，根据步骤3中电压更新当前的电流为基数，以加减2^(-1)，2^(-2)进行正向或者反向扫描，重新进行拟合，并迅速逼近。
优选的，所述步骤1中若不足3点时功率出现下跌，将初始电流基数减小一半，重新开始扫描。
优选的，所述步骤2中I(n-1)对应的功率为Pn-1，前一点I(n-2)对应的功率为Pn-2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用2的指数或者负指数，大大降低了MCU的算法难度，提高了运算效率。
2)本发明拟合最大值的设定和计算的迭代，不产生额外的计算，只向最大功率点逼近，大大提高了计算效率，缩短了锁定最大功率点的时间。
3)本发明采用一种简单快速的最小二乘法和二分法相结合，能够快速的预判最大功率点的位置，并快速的追踪定位倒最大功率点。采用非线性的最小二乘法，拟合出最大功率点，再用二分法进行验证最大功率点，再拟合，再二分法逼近，快速锁定最大功率点。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明功率和电压曲线图一；
图3为本发明功率和电压曲线图二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：MPPT功率快速追踪算法，包括以下步骤：
步骤1，电流以2的指数增长快速扫描当前的太阳能电池板输出功率曲线，直到第一个功率下降点，若不足3点时功率出现下跌，将初始电流基数减小一半，重新开始扫描；
步骤2，当第一个下降功率点电压为0，设定电流值为前一次电流值I(n-1)*(1+2^(-m))，直到功率超过设定值门限，将此点功率设置为Pn，如果继续为0，则迭代I(n-2)*(1+2^(-m))，直到电流不为0为止，并执行步骤3，I(n-1)对应的功率为Pn-1，前一点I(n-2)对应的功率为Pn-2，当第一个下降功率点电压不为0时，将当前功率点定义为Pn，前一功率点为Pn-1，再前一个功率点为Pn-2，并执行步骤3；
步骤3，参阅图2-3，将Pn、Pn-1、Pn-2三点的功率点进行最小二乘法拟合，计算得出最大功率电流点Im0，将MPPT输入电流加载到Im0，测试出实际功率Pm0(参阅图2)，比较实际功率Pe0和最大功率Pm0的偏差，如果超出设定门限，Pn，Pn-1，Pm0进行最小二乘法迭代拟合，重新预估最大功率点，如果小于设定门限，则最大功率被锁定，从小拉载比较，直到预估最大功率最大点偏差小于设定值后，停止追踪(参阅图3)，经过迭代追踪后，如图2、3所示，预估最大功率点和实际最大功率点逐步逼近；
步骤4，当光强发生变化时，功率曲线发生变化，此时根据电压判断，更新以步骤3中的电流为基数，以加减2^(-1)，2^(-2)进行正向或者反向扫描，重新进行拟合，并迅速逼近，由于太阳能电池板的输出功率曲线是单调曲线，所以在电流取小值或者取大值时都会导致功率下降，因此无论是光强增加或者光强减弱，追踪算法都是相同的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.MPPT功率快速追踪算法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，电流以2的指数增长快速扫描当前的太阳能电池板输出功率曲线，直到第一个功率下降点，若不足3点时功率出现下跌，将初始电流基数减小一半，重新开始扫描；
步骤2，当第一个下降功率点电压为0，设定电流值为前一次电流值I(n-1)*(1+2^(-m))，直到功率超过设定值门限，将此点功率设置为Pn，如果继续为0，则迭代I(n-2)*(1+2^(-m))，直到电压不为0为止，并执行步骤3，当第一个下降功率点电压不为0时，将当前功率点定义为Pn，前一功率点为Pn-1，再前一个功率点为Pn-2，并执行步骤3；
步骤3，将Pn、Pn-1、Pn-2三点的功率点进行最小二乘法拟合，计算得出最大功率电流点Im0，将MPPT输入电流加载到Im0，测试出实际功率Pm0，比较实际功率Pe0和最大功率Pm0的偏差，如果超出设定门限，Pn，Pn-1，Pm0进行最小二乘法迭代拟合，重新预估最大功率点，如果小于设定门限，则最大功率被锁定；
步骤4，根据步骤3中电压更新当前的电流为基数，以加减2^(-1)、2^(-2)进行正向或者反向扫描，重新进行拟合，并迅速逼近。
2.根据权利要求1所述的MPPT功率快速追踪算法，其特征在于：所述步骤2中I(n-1)对应的功率为Pn-1，前一点I(n-2)对应的功率为Pn-2。
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Title
TDB－100硅太阳电池仿真及P－V特性研究;汪东翔，董俊，蒋慕蓉，陈庭金;太阳能学报(第03期);正文 *

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