基于dsp的太阳能光伏充电桩的mppt控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源汽车及电力电子技术领域，具体地说是一种基于DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理）的太阳能光伏充电粧的MPPT(MaximumPowerPoint Tracking，最大功率点跟踪）控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着化石燃料的日渐枯竭及生态环境的日益恶化，开发利用无污染的新型可替代 能源已经是大势所趋。太阳能作为取之不尽用之不竭、近乎无污染的优点受到世界各国的 关注和支持。太阳能有多种利用方式，光伏发电是有效利用太阳能资源的途径之一，近年 来受到了世界各国的高度重视并得到了快速的发展。目前，光伏发电面临的主要问题之一 就是转换效率低。解决这一问题的途径之一就是在光伏发电过程中进行最大功率点跟踪。 但由于，太阳能光伏阵列的输出特性具有非线性的特点，并且输出受太阳幅照度，环境温度 和负载影响，只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵 列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点（MPP-maximumpower point)。为了提高太阳能转化效率，就必须使系统保持运行在PV面板最大功率点附近。
[0003]目前，市场上常用的最大功率跟踪方法是电导增量法，其跟踪稳定，不存在最大功 率点附近振荡问题、对最大功率点的计算更加精确、减少能量损失和发电效率更高等优点。 但传统的电导增量法的计算过程很是复杂，对硬件要求很高，跟踪相应速度不是很快。系统 的跟踪步长和初值的设定都会对最大功率跟踪产生很大的影响。因此，研究如何使电导增 量法和电路更好地结合，使其计算过程简化，是十分重要。
【发明内容】
[0004] 由于传统的电导增量法的计算过程很是复杂，对硬件要求很高，跟踪相应速度不 是很快，且系统的跟踪步长和初值的设定都会对最大功率跟踪产生很大的影响。因而，需要 更好地运用电路和电导增量法的结合使其更好的追踪最大功率点，本发明所要解决的技术 问题是提供一种基于DSP的太阳能光伏充电粧的MPPT控制方法，其具有相应速度快、程序 简单、跟踪准确、硬件采样电路简单等优点。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于DSP的太阳能光伏充电粧的MPPT控 制方法，其特征在于，其包括以下步骤：电压采样电路实时采样蓄电池当前的充电电压和充 电电流；电压采样电路的采样结果被送至DSP控制回路；同时对光伏电池板的输出电压及 电流进行十二位ADC采样，实现PV输出功率的高精度测量，提高MPPT的跟踪精度，经DSP 运算后对开关管通断进行PWM控制；并在辅助软开关Boost主回路基础上实施MPPT控制算 法。
[0006]优选地，所述MPPT控制算法的流程如下：输入电压的增量和占空比的增量的比值 与这一时刻输入电压和占空比呈一定的比例关系，电压扰动方向可通过其比值的大小而确 定；若dlVdD= -IV(I-D)，则说明光伏电池的工作状态已处于MPP上；如果ClU1MK-U1/ (I-D)，则说明光伏电池工作在最大功率点的右边，需通过负向扰动，使其工作点向左移动， 慢慢靠近MPP;如果ClU1AlDyuya-D)，则说明光伏电池工作状态处于最大工作点的左边， 需通过正向扰动，使其工作点向右移动，慢慢靠近MPP。
[0007] 优选地，所述辅助软开关Boost主回路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第 三功率开关管、升压电感、辅助电感、第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管、 第四功率二极管、第一滤波电容、第二滤波电容、BUS电容、第一继电器和继电器，升压电感 的一端与第一滤波电容的一端连接后与一块光伏电池板的正极连接，第一滤波电容的另一 端与光伏电池板的负极连接，升压电感的另一端与第一功率开关管的集电极、辅助电感的 一端、第二滤波电容的一端、第一功率二极管的阳极连接，第一功率开关管的发射极与光伏 电池板的负极连接，辅助电感的另一端与第二功率开关管的集电极、第三功率二极管的阳 极连接，第二功率开关管的发射极与光伏电池板的负极连接，第三功率二极管的阴极与第 二滤波电容的另一端、第二功率二极管的阳极连接，第二功率二极管的阴极与第一功率二 极管的阴极、BUS电容的正极、第三功率开关管的集电极连接，BUS电容的负极与光伏电池 板的负极连接，第三功率开关管的发射极与第四功率二极管的阳极连接，第四功率二极管 的阴极与第一继电器的一端连接，第一继电器的另一端与蓄电池正极连接，第二继电器的 一端与光伏电池板的负极连接，第二继电器的另一端与蓄电池的负极连接。
[0008] 本发明的积极进步效果在于：（1)本发明解决了扰动观察法存在的最大功率点附 近的振荡问题，只要P-U曲线具有唯一最高点，就能准确地实现跟踪；(2)跟踪更加快速、稳 定，能够有效地提高光伏发电效率；（3)本发明方法计算过程简单，只需对电压一个模拟量 进行数模转换，与电导增量法步长设置相同的情况下，响应速度更快、精度更高等特点。
【附图说明】
[0009] 通过下面结合附图对其示例性实施进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得 更加清楚和容易理解。
[0010] 图1为本发明的Boost主回路拓扑结构。
[0011] 图2为本发明的基于Boost主回路的MPPT程序流程图。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合附图对基于DSP的太阳能充电粧的MPPT控制方法的【具体实施方式】进行 详细的说明。
[0013] 本发明基于DSP的太阳能光伏充电粧的MPPT控制方法包括以下步骤：电压采 样电路实时采样蓄电池当前的充电电压和充电电流；电压采样电路的采样结果被送至 DSP控制回路；同时对光伏电池板的输出电压及电流进行十二位ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器）采样，实现PV(Photovoltaic，即太阳能电池板）输出功率的高精 度测量，提高MPPT的跟踪精度，经DSP运算后对开关管通断进行PffM控制；并在辅助软开关 Boost主回路基础上实施MPPT控制算法。
[0014]MPPT控制算法的流程如下：输入电压的增量和占空比的增量的比值与这一时刻 输入电压和占空比呈一定的比例关系，电压扰动方向可通过其比值的大小而确定；若ClU1/ dD= -U1Al-D)(其中1^表示输入电压的增量，D表示占空比的比值），则说明光伏电池的 工作状态已处于MPP上；如果ClUycUK-U1Al-D)，则说明光伏电池工作在最大功率点的右 边，需通过负向扰动，使其工作点向左移动，慢慢靠近MPP(MaximumPowerPoint，最大功率 点）；如果duydDyuya-D)，则说明光伏电池工作状态处于最大工作点的左边，需通过正 向扰动，使其工作点向右移动，慢慢靠近MPP。
[0015]参见图1所示，本发明中的辅助软开关Boost主回路包括第一功率开关管Ql、第二 功率开关管Q2、第三功率开关管Q3、升压电感LU辅助电感L2、第一功率二极管D1、第二功 率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二