基于单片机STC12C5412AD的光伏最大功率跟踪充电控制器的实现

基于单片机STC12C5412AD的光伏最大功率跟踪充电控制器的实现

第1 0卷第 4期21 0 0年 1 2月

南京工业职业技术学院学报Ju a o aj gIstt o d syT cn l y o r l f n n ntue f n ut eh oo n N i i I r g

Vo . 0, . 1 1 No 4De .。 c 201 0

基于单片机 S C 2 5 1 A的光伏最大功率 T 1 42 D C跟踪充电控制器的实现李永茂(州机电职业技术学院电气工程系，江苏常州 23 6 常 114)摘要：析了几种常见的最大功率跟踪 ( xm m Pw r o t rcig简称 MP T)法，分 Mai u o e P i Tak, n n P方比较了其优缺点，计了一设

种采用 sC2 51A T 1C 4 2 D单片机的光伏 MP T控制器。该控制器通过采用“压扰动法” P电实现 MP T控制， P实验结果验证该控制器很好的达到了 MP T功能。 P

关键词：阳能电池；制器；片机；大功率点跟踪；压扰动法太控单最电

中图分类号： M 1 . T 9 44

文献标识码： A

文章编号：6 1 4 4 (0 0 0 0 2 0 17— 64 2 1 )4— 0 7— 3产生电流。该电流与光照强度成正比，接受的光强一定当

近年来，由于资源和环境的问题，界主要发达国家都世开始重视可再生能源的利用研究。在所有可再生能源中，太

时，就可以将光伏电池看成是恒流源。图 1所示为太阳能光伏电池输出功率特性曲线。由图 l可见，伏电池在工作过光程中，由于受外界环境 (包括光照强度等 )的影响，输出具其有明显的非线性，成电池与负载之间的不匹配，而不能造从

阳能是利用最灵活，最可行的一种能源，以其储量丰富、污无染、布范围广泛等优点，得到迅速的发展，能源有效缓分正该

解了石化能源危机、环境污染、远地区的供电等问题，偏具有重大的现实意义。但由于光伏电池输出具有明显的非线性特性，为了实现光伏发电系统的功率输出最大化，要对光需伏电池的输出进行最大功率点跟踪 ( a iu o e o t M m m P w rP i x nTak gMP T)目前最大功率点跟踪 ( xi m P w r rci, P。 n Ma mu o e P i rcig简称 MP T)

方法主要有恒定电压控制法， o t ak, nT n P的 扰动观测法，导纳增量法，线近似法等直。本文对几种常 见的最大功率点跟踪方法进行了比较分析，制作了基于单 并片机 SC 2 51A T 1 C 4 2 D和“压扰动法”光伏最大功率跟踪电的充电控制器。

使太阳能最大功率有效地转化为电能输出。为了使得电池始终工作在图 1所示的做大功率点，须对光伏电池进行实必时的最大功率跟踪控制。

2几种光伏 MP T跟踪算法 P2 1恒定电压控制法 ( V . C T)通过分析图 1可以看出，光伏电池温度一定时，伏在光

电池的输出 P—U曲线上最大功率点电压几乎分布在一个固定电压值的两侧。因此 C T控制法思路即是将光伏电池输 V出电压控制在该电压处，时光伏电池在整个工作过程中将此近似工作在最大功率点处。采用 C T控制的优点是控制简 V单且易实现，系统工作电压具有良好的稳定性，但其缺点是MP T精度差，统工作电压的设置对系统工作效率影响大； P系 控制的适应性差，当系统外界环境条件改变时，最大功即对

1光伏电池的基本原理及光伏特性

率点变化适应性差。2 2扰动观测法 (&O) . P

P O法的原理是扰动光伏系统的输出电压，&判断扰动前后系统输出功率的变化情况，并按照使输出功率增加的原则来对系统进行控制。采用 P&O法的优点是控制思路简单，实现较为方便，可实现对最大功率点的跟踪，高系统的利用提效率。但其缺点是，态时，稳只能在最大功率点附近振荡运图 1太阳能光伏电池输出功率特性曲线

行；存在着因功率跟踪过程中非单调性造成的误差；在着存因P&O法自身算法的不严谨，而在日照强度变化时产生跟踪错误。2 3导纳增量法 (n C n ) . I c o d

太阳能电池是基于半导体的光生伏特效应而制作的一种半导体器件，其原理在于：当太阳光照射到半导体 P—N 结时，在 P—N结两边产生光生电压，会当接上负载时，就会收稿日期：0 0— 9— 6 2 1 0 2

由光伏电池的 P—U曲线可以看出，最大功率点处有在

作者简介：李永茂( 93一)男， 16,江西瑞金人

,常州机电职业技术学院高级工程师，从事智能优化和电力系统监控等研究。

基于单片机STC12C5412AD的光伏最大功率跟踪充电控制器的实现

2 8

南京工业职业技术学院学报

第 l 0卷第 4期

d/ U=, P d 0因此，此式作为判定光伏电池是否工作在最大将功率点的依据，并对系统进行相应的控制，可以实现对最即大功率点的跟踪。采用 Ic o d法的优点是控制效果好， nC n控

其中，于核心控制系统的单片机采用 S C 2 5 1 A,用 T 1C 4 2 D控制器通过 SC2 51A T 1C 4 2 D对蓄电池的端电压、电电流及充

光伏电池的输出电压、出电流进行采样，输通过单片机及相应的控制电路，调节 P WM的占空比，据 MP T控制方法，根 P

制稳定度高，不受功率时问曲线的影响。但其缺点是控制算法较复杂，对控制系统要求较高。 在分析以上 MP T算法基础上，文考虑使用电压扰动 P本观察法来实现 MP T跟踪控制。 P

从单片机口输出一个频率约为 2 H 4k z的 P WM波，脉冲波该通过光耦 T P 5 L 2 0来驱动开关管，达到系统的 MP T控制， P并且通过实时的采样数据对蓄电池进行过充，过放保护，延长整个系统的使用寿命。控制器采用 S C 2 5 1 A T 1C 4 2 D型单片机控制，开关器件采用 MO F T储能 …… 此处隐藏：4506字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……