专利名称：一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法。
背景技术：
传统上的太阳能最大输出功率追踪使用“爬山法”进行最大输出功率追踪，使用固定的步进值调整太阳能控制器的导通时间，同时实时测量输出电流值I与输出电压值V，计算实时输出功率P，P = I*V，根据实时输出功率P的当前输出功率值与前次输出功率值的大小的比较，确定下一步太阳能控制器的导通时间的调整方向，若当前输出功率值大于或等于前次输出功率值，则后次的导通时间增加一个步进值，若当前输出功率值值小于前次输出功率值，则后次的导通时间减少一个步进值。由于步进值是采用固定值，在阳光充足或阳光稀少时跟踪的效果及造成的输出功率纹波有很大的差异，同时输出功率波动无法减少若步进值选得较小，会减少在最大输出功率点附近的波动，跟踪的速度会变慢，降低跟踪效率，若步进值选得较大，跟踪速度较快， 但在最大输出功率点附近的输出功率波动会较大，并且在最大输出功率点处无法稳定。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种快速、准确、稳定的太阳能电池最大输出功率跟踪方法，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V(n)和当前输出电流 I (η)，计算当前输出功率P (η)，P (n) = V(n)*I(n)并记录，前次变换周期记为n_l 前次输出电压V (n-1)和前次输出电流I (n-1)，前次输出功率P (n_l)，P (n-1) = V (n-1) (n-1)，前前次变换周期记为n-2，前前次输出电压V (n-2)和前前次输出电流I (n_2)，前前次输出功率P (n-2)，P (n-2) = V (n-2) *I (n-2)，所述的前前次为前次的前次；当前输出功率的变化量ΔΡ(η), ΔP(η) = P(η)-P(n-1),前次输出功率的变化量Δ P (η-1), Δ P (n-1) = P (n-1)-P (n-2),当前输出电压的变化量AV(n), ΔV(η) = V(η)-V(η-1),其中，η为当前，η+1为后次，η_1为前次，η_2为前前次，η为大于等于1的自然数， 当η = 1时，为第一次，V (η-1)及P (n-1)、P (n-2)初始化为零；记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) =F(η-1)；F (η)为当前变换周期内的累计次数，F(η-1)为前次变换周期内的累计次数，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位cl和第二档位c2，第一档位cl和第二档位c2均大于零且小于最大允许导通时间的0. 1倍，并有第一档位cl >第二档位c2，其中，最大允许导通时间是指允许的最大导通时间，是一个和斩波频率相关的时间，为斩波频率的倒数的0. 75倍；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，即δ = cl ；在当前输出电压的变化量Δν(η)的绝对值I Δν(η) | > Vl时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，Vl为小于0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍时，则后次变换周期内的步进值δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；其中，当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，λ为小于1的正数；在当前变换周期内的累计次数F(n) ^ 2时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化；在输出功率随导通时间增加而增加的上升期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) | ( e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，即Ton(n+l) = Ton (η)，其中，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >6时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) < -e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η)-δ ；在输出功率随导通时间增加而降低的下降期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) | ( e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，Ton (n+1) = Ton (η)；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) - δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) < -e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ。操作时，具体包括以下步骤第一步，太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V(n)和当前输出电流I(n)，计算当前输出功率P(n)，P(n) = V(n)*I(n)并记录，前次变换周期记为n-1 前次输出电压V(n-l)和前次输出电流I (n_l)，前次输出功率 P(n-l)，P(n-l) = V (n-1) (n-1),前前次变换周期记为n-2，前前次输出电压V (n_2)和前前次输出电流I (n_2)，前前次输出功率P (n-2)，P (n-2) = V (n-2) *I (n-2)，所述的前前次为前次的前次；
8
当前输出功率的变化量Δ P (η)，Δ P (η) =P (η) -P (η_1)，前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)，ΔΡ(η_1) = P(η_1)-P(η_2)，当前输出电压的变化量AV(n), Δ V(η) = V(n)-V(n-1),其中，η为当前，n+1为后次，n_l为前次，n_2为前前次，η为大于等于1的自然数， 当η = 1时，为第一次，V(n-l)及P(n-l)、P(n-2)初始化为零，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位Cl和第二档位c2 ；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，S卩δ =(；1，其中，￥1为小于0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数；当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值> λ ；其中，λ为小于1的正数，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0.1倍的正数；第二步，记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) = F(n-1)+1，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) = F(n-l)；进入第三步；其中，F(η)为当前变换周期内的累计次数，F(n-l)为前次变换周期内的累计次数；第三步，在当前输出电压的变化量Δ V(η)的绝对值| Δ V(η) | > Vl成立时，进入第七步；在当前输出电压的变化量Δ V (η)的绝对值I Δ V (η) | > Vl不成立时，进入第四步；第四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍成立时，进入第十步；在当前输出功率的变化量ΔP(η)的变化率超过1. 1倍不成立时，进入第五步；第五步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ成立时，进入第七步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值
ΔP(η) I与当前输出功率P(n)的比值> λ不成立时，进入第六步；第六步，在当前变换周期内的累计次数F(n) >2成立时，进入第八步；在当前变换周期内的累计次数F(n)彡2不成立时，进入第九步；第七步，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；进入第十一步，第八步，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化，进入第十一步，第九步，则后次变换周期内的步进值δ维持不变，进入第十一步，第十步，则后次变换周期内的步进值δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；进入第十一步，第十一步，判断是否在输出功率上升期内，如果是，就进入第十二步，如果否，就进入第十三步，第十二步，在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值| Δ P (η) |彡e不成立时，进入第十四步，在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值I Δ P (η) |彡e成立时，进入第十八步，第十三步，在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值| Δ P (η) |彡e成立时，进入第十八步；在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值I Δ P (η) |彡e不成立时，进入第十五
步；第十四步，在当前输出功率的变化量Δ P (η) >6成立时，进入第十六步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e不成立时，进入第十七步；第十五步，在当前输出功率的变化量ΔP(η) >6成立时，进入第二十步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e不成立时，进入第十九步；第十六步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Τοη(η+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第十七步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ，进入第一步，第十八步，则后次变换周期内的步进值δ维持不变，即Ton (n+1) = Ton (η)，进入
第一步，第十九步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Τοη(η+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第二十步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ，进入第一步。所述设定变换周期内的步进值有三个以上不同的档位，但控制方法同只有前述的两个档位的步进值的方法一样。一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V(n)和当前输出电流I (η)，计算当前输出功率P (η), P (η) = V (η) *Ι (η)，并记录，前次变换周期记为η-1 前次输出电压V (η-1)和前次输出电流I (η-1)，前次输出功率P (η-1)，P (n-1) = V (η-1) *Ι (η-1)，前前次变换周期记为η-2，前前次输出电压V (η_2)和前前次输出电流I (η_2)，前前次输出功率P (η-2)，P (n-2) = V (η-2) *Ι (η-2)，所述的前前次为前次的前次；当前输出功率的变化量Δ P (η), Δ P (η) = P (η)-P (η-1),前次输出功率的变化量Δ P (η-1), Δ P (η-1) = P (η-1)-P (η-2),当前输出电压的变化量AV(n), Δ V (η) = V (η)-V (η-1),其中，η为当前，η+1为后次，η_1为前次，η_2为前前次，η为大于等于1的自然数， 当η = 1时，为第一次，V (η-1)及P (η-1)、P (η-2)初始化为零；记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) =F(η-1)；F (η)为当前变换周期内的累计次数，F(η-1)为前次变换周期内的累计次数，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位Cl和第二档位c2，第一档位Cl和第二档位c2均大于零且小于最大允许导通时间的0. 1倍，并有第一档位Cl > 第二档位c2，其中，最大允许导通时间是指允许的最大导通时间，是一个和斩波频率相关的时间，为斩波频率的倒数的0. 75倍；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，即δ = cl ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) | < Pl时，则后次变换周期内步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，Pl为小于0. 05倍太阳能电池的标称功率的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍时，则后次变换周期内的步进值δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；其中，当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，λ为小于1的正数；在当前变换周期内的累计次数F(n) ^ 2时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化；在输出功率随导通时间增加而增加的上升期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) | ( e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，即Ton(n+l) = Ton (η)，其中，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) < -e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η)-δ ；在输出功率随导通时间增加而降低的下降期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) | ( e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，Ton (n+1) = Ton (η)；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) - δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) < -e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ。所述设定变换周期内的步进值有三个以上不同的档位，但控制方法同只有前述的两个档位的步进值的方法一样。由于在初次启动后，导通时间逐渐增大，每经过一次导通时间增加一个步进值δ， 太阳能电池的输出功率也逐渐增大。当输出功率到达最大输出功率点后，随着导通时间的增大，输出功率会变小，即输出功率由上升期转为下降期，导通时间向减少方向调整。在下降期内，每经过一次导通时间减少一个步进值δ，随着导通时间的减少，输出功率会变大，当输出功率到达最大输出功率点后，随着导通时间的减少，输出功率也跟随减少，于是导通时间再次进行转折，每经过一次导通时间，增加一个步进值δ，进入上升期后，导通时间变大，输出功率变大，如此围绕最大输出功率点来回波动。记录当前变换周期内的当前输出功率由下降到上升、由上升到下降的转折变化的累计次数为F(n)，其中，当前输出功率由下降到上升记为1次，当前输出功率由上升到下降也记为1次。e为小于太阳能电池的标称功率0.1倍的正数。e越小，跟踪的最大输出功率点处的输出功率波动越小，但对太阳能控制器的硬件设计要求越高，跟踪到最大输出功率点的时间也会变长。本发明改进了固定步进值在最大输出功率点跟踪时产生的缺陷，克服在最大输出功率点上的输出功率波动较大的缺点，具有快速、准确和稳定的特点。
图1为本发明第一实施例的控制流程图。图2为本发明第二实施例的控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。第一实施例参见图1，太阳能电池的输出电压最大为40V，短路电流最大为5A，标称功率130W， 太阳能控制器的变换频率为40KHz，一个控制周期为25微秒，最大允许导通时间18. 75微秒，第一次初始导通时间为1微秒。太阳能控制器包含有电压检测单元、电流检测单元、主控单元MCU、控制软件及由主控单元MCU控制的导通与关断变换的输出功率变换电路。电压检测单元、电流检测单元属于检测电路，其中，电压检测单元用于检测太阳能电池的输出电压V，电流检测单元用于检测太阳能电池的输出电流I。太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压 V (η)和当前输出电流I (η)，计算当前输出功率P (η), P (η) = V (η) *Ι (η)。太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在前次变换周期内的前次输出电压 V(n-l)和前次输出电流I(n-l)，计算前次输出功率P(n-l)，P(n-l) = V (n_l) *I (n_l)。太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在前前次变换周期内的前前次输出电压V(n-2)和前前次输出电流I(ri-2)，计算前前次输出功率P(n-2)，P(n-2)= V(n-2)*I(n-2)0所述的前前次为前次的前次。当前输出功率的变化量ΔΡ(η), ΔP(η) = P(n)-P(n-1),前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)，ΔΡ(η_1) = P(η_1)-P(η_2)，当前输出电压的变化量AV(n), Δ V(η) = V(η)-V(η_1)，其中，η为当前，η+1为后次，η_1为前次，n_2为前前次，η为大于等于1的自然数， 当η = 1时，为第一次，V(n-l)及P(n-l)、P(n-2)初始化为零。记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) =F(n-l) ；F(η)为当前变换周期内的累计次数，F(n_l)为前次变换周期内的累计次数。
设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位cl = 0. 5微秒和第二档位c2 = 0. 1微秒，最大允许导通时间18. 75微秒的0. 1倍=1. 875微秒> cl > c2。所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，S卩δ =cl =0.5微秒。在当前输出电压的变化量Δ V(η)的绝对值I Δ V(η) | > Vl = 3V时，则后次变换周期内的步进值S下降一个档位，S卩S =c2 = 0.1微秒；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为0. 1微秒时，则不作变化；其中，Vl为小于0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍时，则后次变换周期内的步进值δ上升一个档位到0.5微秒；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位到0.5微秒时，则不作变化；其中，当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量 ΔΡ(η-Ι)的比值；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ = 0. 1时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位到0. 1微秒；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位0.1微秒时，则不作变化；其中，λ为小于1的正数；这里选取λ = 0. 1。在当前变换周期内的累计次数F(n) ^ 2时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位到0. 1微秒，同时，对F (η)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位0.1微秒时，则对步进值δ不作变化。在输出功率随导通时间增加而增加的上升期内在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值I ΔΡ(η) I彡e = 0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton(n+1)维持不变，即Ton(n+l) = Ton(η)，其中， Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间；其中，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数，由于太阳能电池的标称功率为130W，故此次e = 0. 5W < 130W*0. 1 = 13ff0在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e = 0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)增加一个步进值δ，即T0n (n+1) =Ton (η)+δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <_e = -0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η)-δ。在输出功率随导通时间增加而降低的下降期内在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值I Δ P (η) I彡e = 0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，Ton (n+1) = Ton (η)；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e = 0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η)-δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <-e = -0. 5W时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η)+δ。当然，上述的设定变换周期内的步进值也可以有三个不同的档位第一档位cl =0. 5微秒、第二档位c2 = 0. 2微秒和第三档位c3 = 0. 05微秒，有最大允许导通时间18. 75 微秒的0. 1倍=1. 875微秒> Cl > c2 > c3，其中，所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内， 对步进值S首先赋予较大的值，即S =Cl = 0.5微秒。虽然这里的步进值为三个，但是， 控制方法同前述只有两档的步进值的控制方法一样。当然，根据需要，设定变换周期内的步进值还可以有比三个更多的档位值，控制方法同上所述，不再重复。操作时，第一次初始导通时间为1微秒，一个控制周期为25微秒，具体包括以下步骤第一步，太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V (η)和当前输出电流I (η)，计算当前输出功率P (η), P (η) = V (η) *Ι (η)。太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在前次变换周期内的前次输出电压 V (η-1)和前次输出电流I (η-1)，计算前次输出功率P (η_1)，P (n-1) = V (η-1) *Ι (n-1)。太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在前前次变换周期内的前前次输出电压V(n-2)和前前次输出电流I(ri-2)，计算前前次输出功率P(n-2)，P(n-2)= V(n-2)*I(n-2)。当前输出功率的变化量ΔΡ(η), ΔΡ(η) = P(η)-P(n-1),前次输出功率的变化量Δ P (η-1), Δ P (n-1) = P (n_l)-P (n_2)，当前输出电压的变化量AV(n), Δ V (η) = V (η)-V (η-1),其中，η为当前，η+1为后次，η_1为前次，η_2为前前次，η为大于等于1的自然数， 当η = 1时，为第一次，V (η-1)及Ρ(η-1)、Ρ(η-2)初始化为零；设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位cl = 0. 5微秒和第二档位c2 = 0. 1微秒；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，gp δ = cl = 0.5 微秒。其中，Vl= 3V;当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量△ P(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值> λ = 0. 1 时；Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e = 0. 5W。第二步，记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) = F(n-1)+1，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) = F(η-1)；进入第三步；其中，F(η)为当前变换周期内的累计次数，F(n-l)为前次变换周期内的累计次数。第三步，在当前输出电压的变化量Δ V (η)的绝对值| Δ V (η) | > Vl = 3V成立时， 进入第七步；在当前输出电压的变化量Δ V (η)的绝对值I Δ V (η) | >V1 = 3V不成立时，进入第四步；第四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍成立时，进入第十步；在当前输出功率的变化量ΔP(η)的变化率超过1. 1倍不成立时，进入第五步；
第五步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(η) |与当前输出功率 P(η)的比值> λ = 0. 1成立时，进入第七步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值
ΔΡ(η)与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ =0.1不成立时，进入第六步；第六步，在当前变换周期内的累计次数F(n) >2成立时，进入第八步；在当前变换周期内的累计次数F(n)彡2不成立时，进入第九步；第七步，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；进入第十一步，第八步，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化，进入第十一步，第九步，则后次变换周期内的步进值δ维持不变，进入第十一步，第十步，则后次变换周期内的步进值δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；进入第十一步，第十一步，判断是否在输出功率上升期内，如果是，就进入第十二步，如果否，就进入第十三步，第十二步，在当前输出功率的变化量ΔP(η)的绝对值| ΔP(η) |彡e = 0. 5W不成立时，进入第十四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值|ΔΡ(η)|彡e = 0. 5W成立时，进入第十八步，第十三步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔP(n) ^e = O. 5W成立时，进入第十八步；在当前输出功率的变化量ΔP(η)的绝对值|ΔΡ(η)|彡e = 0. 5W不成立时，进入第十五步；第十四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e = 0. 5W成立时，进入第十六步； 在当前输出功率的变化量Δ P (n) >e = 0.5W不成立时，进入第十七步；第十五步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e = 0. 5W成立时，进入第二十步； 在当前输出功率的变化量Δ P (n) >e = 0.5W不成立时，进入第十九步；第十六步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Τοη(η+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第十七步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ，进入第一步，第十八步，则后次变换周期内的步进值δ维持不变，即Ton (n+1) = Ton (η)，进入
第一步，第十九步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Τοη(η+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第二十步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ，进入第一步。以上的操作步骤是按步进值有两个档位进行说明的，当步进值有三个或以上的档位时，也是可以照此步骤执行。第二实施例参见图2，在本实施例中，将“当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值| ΔΡ(η)< Pl = 5W时，则后次变换周期内步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，Pl用于替代第一实施例中的“在当前输出电压的变化量Δν(η)的绝对值I Δν(η) | > Vl = 3V时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，Vl为小于0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数”，也能获得和第一实施例相同的技术效果。基于同样的理由，在具体的操作步骤中，第三步的内容替换为在当前输出功率的变化量ΔP(η)的绝对值I ΔΡ| < Pl = 5W成立时，进入第七步；在当前输出功率的变化量 ΔP(η)的绝对值I ΔΡ| < Pl = 5W不成立时，进入第四步；其余的步骤不变，同上述的第一实施例。其余未述部分见第一实施例，不再重复。
权利要求
1. 一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V (η)和当前输出电流I (η)，计算当前输出功率P(n)，P(n) = V(n)*I(n)并记录，前次变换周期记为n_l 前次输出电压V(n_l)和前次输出电流 I (n-1)，前次输出功率 P (n-1)，P (n-1) = V (n-1) *I (n-1)，前前次变换周期记为n-2，前前次输出电压V (n-2)和前前次输出电流I (n-幻，前前次输出功率P (n-2)，P (n-2) = V (n-2) *I (n-2)，所述的前前次为前次的前次； 当前输出功率的变化量ΔΡ(η), Δ P (η) = P (η)-P (n-1), 前次输出功率的变化量Δ P (η-1), Δ P (n-1) = P (n-1)-P (n-2), 当前输出电压的变化量AV(n), Δ V (η) = V (η)-V (η-1),其中，η为当前，η+1为后次，η-1为前次，n-2为前前次，η为大于等于1的自然数，当η =1时，为第一次，V (η-1)及P (n-1)、P (n-2)初始化为零；记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F (n) = F (η-1)；F (η)为当前变换周期内的累计次数， F (η-1)为前次变换周期内的累计次数，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位cl和第二档位c2，第一档位cl和第二档位c2均大于零且小于最大允许导通时间的0. 1倍，并有第一档位cl >第二档位c2，其中，最大允许导通时间是指允许的最大导通时间，是一个和斩波频率相关的时间，为斩波频率的倒数的0. 75倍；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，S卩δ =cl;在当前输出电压的变化量Δν(η)的绝对值I Δν(η) | > Vl时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；其中，Vl为小于0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍时，则后次变换周期内的步进值 δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；其中，当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ 已经为最小档位时，则不作变化；其中，λ为小于1的正数；在当前变换周期内的累计次数F(n) >2时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化；在输出功率随导通时间增加而增加的上升期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |彡e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (η+1)维持不变，即Ton (η+1) = Ton (η)，其中，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间 Ton (n+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <_e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) - δ ； 在输出功率随导通时间增加而降低的下降期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |彡e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，Ton (n+1) = Ton (η)；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间 Ton (n+1)减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <_e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是操作时，具体包括以下步骤第一步，太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V(n)和当前输出电流I(n)，计算当前输出功率P(n)，P(n) = V(n)*I(n)并记录，前次变换周期记为n-1 前次输出电压V(n-l)和前次输出电流I(n-l)，前次输出功率P(n-l)， P(n-l) = V (n-1) (n-1),前前次变换周期记为n-2，前前次输出电压V (n-2)和前前次输出电流I (n-幻，前前次输出功率P (n-2)，P (n-2) = V (n-2) *I (n-2)，所述的前前次为前次的前次； 当前输出功率的变化量ΔΡ(η), ΔP(η) = P(η)-P(η_1)， 前次输出功率的变化量Δ P (n-1)，Δ P (n-1) = P (n-1)-P (n-2), 当前输出电压的变化量AV(n), Δ V(η) = V(η)-V(n-1),其中，η为当前，η+1为后次，n-1为前次，n-2为前前次，η为大于等于1的自然数，当η =1时，为第一次，V (n-1)及P (n-1)、P (n-2)初始化为零，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位c 1和第二档位c2;所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，S卩δ =cl，其中，V1为小于 0. 1倍太阳能电池的开路电压值的正数；当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(Π)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值> λ ；其中，λ 为小于1的正数，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数；第二步，记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F(n) =F(n-1)；进入第三步；其中，F(η)为当前变换周期内的累计次数， F(n-1)为前次变换周期内的累计次数；第三步，在当前输出电压的变化量ΔΥ(η)的绝对值I Δν(η) | > Vl成立时，进入第七步；在当前输出电压的变化量Δν(η)的绝对值|Δν(η)| > Vl不成立时，进入第四步；第四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍成立时，进入第十步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍不成立时，进入第五步；第五步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率P(η)的比值> λ成立时，进入第七步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率Ρ(η)的比值> λ不成立时，进入第六步；第六步，在当前变换周期内的累计次数F(n) >2成立时，进入第八步；在当前变换周期内的累计次数F (η)彡2不成立时，进入第九步；第七步，则后次变换周期内的步进值S下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化；进入第十一步，第八步，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值S已经为最小档位时，则对步进值S不作变化，进入第十一步，第九步，则后次变换周期内的步进值δ维持不变，进入第十一步， 第十步，则后次变换周期内的步进值S上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；进入第十一步，第十一步，判断是否在输出功率上升期内，如果是，就进入第十二步，如果否，就进入第十三步，第十二步，在当前输出功率的变化量Δ P (η)的绝对值I Δ P (η) |≤e不成立时，进入第十四步，在当前输出功率的变化量ΔP(η)的绝对值I ΔP(η) |≤e成立时，进入第十八步， 第十三步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值|ΔΡ(η)|≤e成立时，进入第十八步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值|ΔΡ(η)|≤e不成立时，进入第十五步；第十四步，在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >0成立时，进入第十六步；在当前输出功率的变化量Δ P (n) > e不成立时，进入第十七步；第十五步，在当前输出功率的变化量△ P (n) > e成立时，进入第二十步；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) > e不成立时，进入第十九步；第十六步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton(n+l)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第十七步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即 Ton(η+1) = Τοη(η)-δ，进入第一步，第十八步，则后次变换周期内的步进值S维持不变，即Ton (η+1) =Τοη(η)，进入第一步，第十九步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (η+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ，进入第一步，第二十步，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即 Ton (η+1) = Τοη(η)-δ，进入第一步。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是所述设定变换周期内的步进值为三个以上的不同的档位。
4.一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V (η)和当前输出电流I (η)，计算当前输出功率P (η)，P (n) = V(n)*I(n)，并记录，前次变换周期记为n-1 前次输出电压V (η_1)和前次输出电流 I (n-1)，前次输出功率 P (n-1)，P (n-1) = V (n-1) *I (n-1)，前前次变换周期记为n-2，前前次输出电压V (n-2)和前前次输出电流I (n-幻，前前次输出功率P (n-2)，P (n-2) = V (n-2) *I (n-2)，所述的前前次为前次的前次； 当前输出功率的变化量ΔΡ(η), Δ P (η) = P (η)-P (n-1), 前次输出功率的变化量Δ P (η-1), Δ P (n-1) = P (n-1)-P (n-2), 当前输出电压的变化量AV(n), Δ V (η) = V (η)-V (η-1),其中，η为当前，η+1为后次，η-1为前次，n-2为前前次，η为大于等于1的自然数，当η =1时，为第一次，V (η-1)及P (n-1)、P (n-2)初始化为零；记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F，在当前变换周期内发生转折变化时，F(n) =F(n-l)+l，在当前变换周期内没发生转折变化时，F (n) = F (η-1)；F (η)为当前变换周期内的累计次数， F (η-1)为前次变换周期内的累计次数，设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位cl和第二档位c2，第一档位cl和第二档位c2均大于零且小于最大允许导通时间的0. 1倍，并有第一档位cl >第二档位c2，其中，最大允许导通时间是指允许的最大导通时间，是一个和斩波频率相关的时间，为斩波频率的倒数的0. 75倍；所述的变换周期包括后次变换周期、当前变换周期、前次变换周期、前前次变换周期以及第一次变换周期；在第一次变换周期内，对步进值δ首先赋予较大的值，S卩δ =cl;在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) | < Pl时，则后次变换周期内步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则不作变化； 其中，Pl为小于0. 05倍太阳能电池的标称功率的正数；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率超过1. 1倍时，则后次变换周期内的步进值 δ上升一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最大档位时，则不作变化；其中，当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的变化率是指当前输出功率的变化量ΔΡ(η)与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)之差与前次输出功率的变化量ΔΡ(η-Ι)的比值；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |与当前输出功率P (η)的比值> λ时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位；如果，在后次变换周期内的步进值δ 已经为最小档位时，则不作变化；其中，λ为小于1的正数；在当前变换周期内的累计次数F(n) >2时，则后次变换周期内的步进值δ下降一个档位，同时，对F(n)进行清零并重新计数；如果，在后次变换周期内的步进值δ已经为最小档位时，则对步进值δ不作变化；在输出功率随导通时间增加而增加的上升期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |彡e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (η+1)维持不变，即Ton (η+1) = Ton (η)，其中，Ton (η)为当前变换周期内的太阳能控制器的导通时间，e为小于太阳能电池的标称功率0. 1倍的正数； 在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间 Ton (n+1)增加一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) + δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <_e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton减少一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) - δ ； 在输出功率随导通时间增加而降低的下降期内在当前输出功率的变化量ΔΡ(η)的绝对值I ΔΡ(η) |≤e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton (n+1)维持不变，Ton (n+1) = Ton (η)；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) >e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间 Ton (n+1)减少一个步进值 δ，即 Ton (n+1) = Ton (η) - δ ；在当前输出功率的变化量ΔΡ(η) <_e时，则后次变换周期内的太阳能控制器的导通时间Ton增加一个步进值δ，即Ton (n+1) = Ton (η) + δ。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池最大输出功率跟踪方法，其特征是所述设定变换周期内的步进值为三个以上的不同的档位。
全文摘要
一种太阳能电池最大输出功率跟踪方法，太阳能控制器通过检测电路检测太阳能电池在当前变换周期内的当前输出电压V(n)和当前输出电流I(n)，计算当前输出功率P(n)，P(n)＝V(n)*I(n)，记录太阳能电池的输出功率由下降到上升或者由上升到下降的转折变化的累计次数为F；设定变换周期内的步进值δ有二个不同的档位第一档位c1和第二档位c2，第一档位c1和第二档位c2均大于零且小于最大允许导通时间的0.1倍，并有第一档位c1＞第二档位c2。本发明改进了固定步进值在最大输出功率点跟踪时产生的缺陷，克服在最大输出功率点上的输出功率波动，具有快速、准确和稳定的特点。
文档编号H02N6/00GK102200783SQ201110111340
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者王斌 申请人:广东美的电器股份有限公司