基于无电流传感器的光伏电池MPPT算法

MPPT控制原理

MPPT（Maximum Power Point Tracking）是一种太阳能光伏系统中常用的控制原理，主要用于提高光伏系统的能量转换效率。MPPT控制原理的核心是通过调节光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点上，从而最大限度地提取光伏电池的能量。

为了更好地理解MPPT控制原理，我们首先需要了解光伏电池的工作特性。光伏电池的输出功率与光照强度和电压之间存在着一定的关系，当光照强度不变时，电压越高，输出功率越大。然而，光照强度是随着时间和环境变化的，因此光伏电池的工作点也会不断变化。如果光伏电池的工作点偏离了最大功率点，系统将无法充分利用光能，导致能量转换效率降低。

MPPT控制原理的基本思想是通过不断调节光伏电池的输出电压和电流，使光伏电池的工作点始终处于最大功率点。具体来说，MPPT控制器会对光伏电池的输出电压和电流进行监测，并根据监测结果调节电池的工作点。当光伏电池的输出功率小于最大功率时，MPPT控制器会逐渐增加电池的负载电流，以提高输出功率。相反，当光伏电池的输出功率超过最大功率时，MPPT控制器会逐渐减小电池的负载电流，以降低输出功率。通过这种方式，MPPT控制器能够实时跟踪光伏电池的最大功率点，从而提高系统的能量转换效率。

在实际应用中，MPPT控制器通常采用迭代搜索算法来寻找最大功率点。常见的迭代搜索算法包括增量调整法、开关法和模拟法等。这些算法通过不断调节光伏电池的负载电流或电压，以逼近最大功率点。其中，增量调整法是最常用的一种算法，其基本思想是根据光伏电池的当前输出功率与上一次输出功率的比较结果，调节电池的负载电流或电压，直到找到最大功率点为止。

总之，MPPT控制原理通过实时跟踪光伏电池的最大功率点，调节电池的工作点，从而提高系统的能量转换效率。这种控制原理在太阳能光伏系统中得到广泛应用，可以有效提高能源利用率，降低光伏系统的成本。

基于STM32的MPPT光伏控制器设计

作者：***

来源：《无线互联科技》2024年第03期 摘要：文章设计了一种光伏控制器，采用STM32F103RBT6单片机作为控制单元，采用降压式Buck变换电路作为控制主电路。控制器通过采集光伏板的输出电压和电流，计算输出功率，通过扰动观察算法保持充电功率的最大值，实现了最大功率点跟踪技术（Maximum Power

Point Tracking，MPPT），提高光伏转换效率。文章加入温度检测，实现温度补偿，动态调整控制程序充放电阈值，防止蓄电池过充过放，提高蓄电池利用率。

关键词：光伏；MPPT；控制器；STM32

中图分类号：TM615;TP273 文献标志码：A

0 引言

太阳能是绿色、可再生能源。光伏发电有着资源丰富、发电过程清洁低碳、便于布局、建设快捷等优势。光伏发电系统主要包含光伏电池板、蓄电池、光伏控制器、交流逆变器、逐日跟踪控制系统等设备。光伏控制器是该系统的重要枢纽，有效控制蓄电池的充电和放电过程，其控制策略的优劣直接影响蓄电池的使用寿命和发电系统的效率。

1 系统功能介绍

MPPT光伏控制器由核心板、DC-DC Buck转换电路［1］、液晶屏、按键、温度传感器等组成。控制器采用意法半导体的嵌入式处理器STM32F103RBT6作为核心板控制单元。核心板采集光伏发电板的电压电流、蓄电池的电压等，经数据分析，调节DC-DC Buck电路的脉宽，实现光伏发电板的最大功率。核心板采集DS18B20温度传感器的温度输出信号，实现温度补偿功能。控制器采用外部按键设计，支持用户参数配置，包含电池额定电压选择、电池类型选择、充放电阈值设置等。控制器采用液晶屏设计，支持运行参数的显示，包含充电电流、电池电压、温度数据等。系统总体设计框如图1所示。

第25卷第11期2009年11月电网与清洁能源PowerSystemandCleanEnergyVol.25No.11Nov.2009文章编号：1674-3814（2009）11-0007-06中图分类号：TM615文献标志码：B

单级式光伏逆变研究与MPPT方法

章伟康1，2，褚君浩2，章闻曦3（1.上海交通大学自动化系，上海200083；2.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；3.IllinoisInstituteofTechnology,ChicagoIL60616-3793,America）ResearchonSingle-stagePhotovoltaicInvertersandMPPTMethodZHANGWei-kang1，2,CHUJun-hao2,ZHANGWen-xi3（1.DepartmentofAutomation,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200083,China;2.ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ofCAS,Shanghai200083,China;3.IllinoisInstituteofTechnology,ChicagoIL60616-3793,USA）

ABSTRACT：Anovelmechanismandmethodforgrid-connectedinversion,inthestablephotovoltaicenvironmentofindividualsinusoidalperiods,basedonbalanceofICF(IntegralChargeFlows)betweenthesolarcellsourceandinversionloadwithnoDC-DCconversion,isproposedandconductedinthispaperforthepurposetoraiseinversionefficiencyandreduceintermediateexchangeofpowerenergyandtheexchangerate.TheconceptoftheexchangeratiooverMPPvoltagelevelVmisintroduced，theinversionprocessofthismethodisanalyzed，andacalculationformulafortheconstrainedexchangeratioisgiven.Theexistenceoftheperiodicstablephotovoltaicconditionisdemonstratedbytheexperimentalfigure.Inthispaper,theinvertermethodwiththefunctionalstartandregulatorofMPPTisstudiedandthestrategyoftheMPP-followinginversecontrolandtheadjustingalgorithmofMPP-to-MPPtransferaresetupusingDPDVM(DifferentialPowerplusDifferentialVoltageMethod).Theexperimentalinvertershowshighinversionefficiencycanbeachievedbyapplyingthesemethodsandalgorithms.KEYWORDS:inversionefficiency；nonDC-DCconversion；MPPT摘要：提出和研究正弦波周期稳幅条件下基于电荷流积均衡（ICF）的零DC-DC变换的并网型逆变机制和方法，旨在减少电能交换环节和次数，以提高电路逆变效率。还提出流积平衡下基于MPP偏置电压Vm的交换比，分析了这种方法的逆变工作过程，得出约束交换比的计算方法。阐述了正弦单周期逆变调制的光伏环境条件，研究由启动和调节环节构成的无DC-DC变换的MPPT逆变方法，分析建立了功率电压法（DPDVM）的MPPT逆变控制策略及MPP转移调节算法流程。电路实验表明，这些方法和算法下逆变电路可取得很高的效率。关键词：逆变效率;零DC-DC变换;MPPT0引言

光伏发电系统中的动态MPPT算法研究

近年来，光伏发电系统逐渐成为可再生能源领域的热门研究方向，其在可持续发展和减少对传统能源的依赖方面具有巨大的潜力。然而，光伏发电系统的效能受到多种因素的影响，如天气条件、温度变化和阴影等。为了最大化光伏发电系统的发电效率，研究人员采用了各种最大功率点跟踪（MPPT）算法。其中，动态MPPT算法是一种研究热点，旨在实时监测、调整和优化光伏发电系统的工作状态，以提高其整体性能。

动态MPPT算法的研究是为了解决传统MPPT算法在变化环境下性能不稳定的问题。传统MPPT算法通常假设光照条件和系统参数是恒定的，而实际工作环境中，光照强度、温度和电池状态等因素经常发生变化。因此，设计一种适应性强且稳定性较好的动态MPPT算法对于改善光伏发电系统的效能至关重要。

首先，动态MPPT算法需要一个准确且快速的控制策略，以实时获取光伏发电系统的工作特性。其中，大部分算法都会使用电池电压和电流来确定最大功率点位置，从而调整光伏板的工作电压和电流输出。然而，动态MPPT算法相比于传统MPPT算法，更加关注不同光照和温度条件下的系统性能，因此需要更加准确和快速的控制策略。

其次，动态MPPT算法需要考虑光伏发电系统的稳定性和可靠性。光伏发电系统通常安装在户外环境，这意味着它会受到各种不稳定因素的影响，如风、雨、雪、尘等。为了保证系统的稳定运行，动态MPPT算法需要在不同的气候条件下进行充分的测试和验证，并针对性地调整控制策略，以保证光伏发电系统能够在不同的环境中实现最佳性能。

此外，动态MPPT算法还需要考虑能耗和成本的问题。对于光伏发电系统，虽然光伏电池阵列是可再生能源，但监测和调节算法所需的能耗是不可忽视的。因此，设计一种能够在提高系统性能的同时降低能耗和成本的动态MPPT算法，对于实际应用具有重要意义。

最后，动态MPPT算法需要满足实时性的要求。光伏发电系统是一个动态的系统，其性能受到外部环境的影响，因此及时地收集和处理数据对于实现最优性能至关重要。因此，动态MPPT算法需要能够快速响应和调整光伏发电系统的工作状态，以适应不同的变化条件。