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MPPT控制器

MPPT控制器的全稱是“最大功率點跟蹤”太陽能控制器,它的出現取代了傳統的太陽能充電控制器。它可以實時檢測太陽能電池在環境因素作用下產生的電壓值,並跟蹤最高電壓和電流值,使整個光伏發電系統以最高的效率給電池充電。算法在MPPT控制器中是不可缺少的。經過大量的實驗和研究,出現了許多MPPT算法,如恒壓跟蹤法、電導增量法和幹擾觀察法。

恒壓跟蹤法是壹種能逼近最大功率的跟蹤方法。假設在溫度不變的情況下,不同光照下光伏電池的最大功率點幾乎都在同壹條垂直線的兩側附近,可以近似視為壹條恒定的垂直線使其工作在固定電壓下。但是,恒壓跟蹤法有壹定的功率損耗。當溫度變化時,光伏電池的開路電壓也會隨著溫度的變化而變化。但是恒壓跟蹤法的電壓實際上是壹個固定值,所以它的實際效率並不高。

電導增量法其實就是通過比較光伏電池的電導增量和瞬時電導來輸出控制信號。當輸出電導的變化等於輸出電導的倒數時,光伏板工作在最大功率點。光伏電池工作時,如果電導增量和瞬時電導之和大於零,那麽為了達到最大功率點,要提高光伏電池板的工作電壓;當光伏電池的電導增量和瞬時電導之和小於零時,為了使其達到最大功率點,應該降低光伏板的工作電壓。電導增量法控制精確,反應速度快,也適用於大氣條件變化多的地方。但由於其精度高,響應快,對硬件要求高,尤其是傳感器的精度,所以其整體成本比較高。當然,它的表達式在理論上是無可爭議的,但是如果選用的傳感器精度有限,處理器就會有計算誤差,必然導致跟蹤偏差。

其實幹涉觀察法也叫爬山法。它將光伏板的實時輸出與上次輸出進行比較,以確定是否提高或降低光伏電池的工作電壓,以實現最大功率點跟蹤。如果將實時監控的輸出功率P1與最後的輸出功率P2進行比較,P = P 1-P2 >;0,則說明本次實時監控發現的擾動方向是正確的,控制器可以繼續同方向擾動;如果發現的p = p1-p2 < 0,那麽擾動方向是錯誤的,控制器應該反方向擾動。

在本次設計中,我選擇了精度相對較高的幹涉觀察法,比恒壓跟蹤法更精確。與電導增量法相比,具有更好的性價比。

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