光伏水泵MPPT設計

1. 常規CVT方式的特點與不足
CVT方式可以近似獲得太陽電池的最大功率輸出，軟件上處理比較簡單。但實際上日照強度和溫度是時刻變化的，尤其是在西部地區，同一天中的不同時段，溫度和日照強度變化都相當大，這些都會引起太陽電池陣列最大功率點電壓的偏移，其中尤以溫度的變化影響最大。在這種情況下采用CVT方式就不能很好的跟蹤最大點，為克服這一弊端，提出了TMPPT(True Maximum Power Point Tracking)概念，其意思是“真正的最大功率跟蹤”控制，即保證系統不論在何種日照及溫度條件下，始終使太陽電池工作在最大功率點處。由于逆變器采用恒V/f控制，故水泵電機的轉速與其輸入電壓成正比，因此，調節逆變器的輸出電壓，就等于調節了負載電機的輸出功率。故本系統采用TMPPT方式使太陽電池盡可能工作在最大功率點處，為負載提供最大的能量。

2.TMPPT的原理與實現
由太陽電池陣列的P-V特性曲線(圖4 )可知，在最大功率點處，dP/dV = 0, 在最大功率點的左側，當dP/dV > 0時，P呈增加趨勢， dP/dV < 0時，P呈減少趨勢；但在最大功率點的右側，當dP/dV > 0時，P呈減少趨勢，dP/dV < 0時，P呈增加趨勢。據此可在實際運行時根據P-V的變化關系確定最大功率點。
圖(5)為TMPPT型最大功率點跟蹤控制框圖。系統的輸入指令值為0，反饋值為dP/dV，假定Z3狀態為＋1，則USP*指令電壓增加，經CVT環節調整，系統的輸出電壓V跟蹤USP*增加,采樣輸出電流I，經功率運算環節和功率微分環節，獲得dP/dV值，如dP/dV > 0，則Z1為＋1，Z2為＋1，Z3為＋1，USP*指令電壓繼續增加。如dP/dV < 0，則Z1為－1，Z2為－1，Z3為－1，USP*指令電壓開始減小。穩定工作時，系統在最大功率點附近擺動，如擺動幅度越小，則精度越高。在具體工作時，為了防止搜索方向的誤判斷，軟件中設置了搜索限幅值，使系統的工作可靠性進一步提高。由于本系統中采用的ASIPM模塊帶有電流檢測功能，故在硬件設計上可以省去電流檢測電路，節約了成本，并進一步優化了外圍電路。

圖(5)TMPPT型最大功率點跟蹤控制框圖