一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法技术方案

一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，将被测算法输出脉宽调制信号的占空比大小正比例转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元；控制单元调用并执行被测算法，采集UC及UV并传送给被测试的最大功率点跟踪算法使其调节PWM信号占空比，并将PWM信号经过驱动电路输出到PWM信号转换单元，通过调节电压信号转换单元的放大倍数KV来改变UV；控制单元检测被测算法调节PWM信号占空比到达稳定后的占空比数值，得到最大功率点跟踪算法的跟踪精度，通过记录KV数值改变后，被测算法输出占空比再次达到稳定的时间长度。本方法减少了采用程控电源实施测试的设备采购成本，降低光伏发电系统的开发成本和时间。

【技术实现步骤摘要】
一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法
本专利技术涉及一种最大功率点跟踪算法性能的测试方法，属于太阳能光伏发电

技术介绍
太阳能光伏发电系统中，在环境温度等固定的情况下，某个光电池的发电功率主要取决于当前的光照强度。但是光电池的实际输出功率等于其输出电流与输出电压的乘积，在大多数情况下并不等于光电池的发电功率。光电池的电压-电流输出特性决定其存在输出功率最大点。为了最大效率地获取光电池所产生的能量，具有DC-DC变换器，如Buck降压变换器，充电控制器采用最大功率点跟踪算法，改变Buck电路的脉宽调制(PWM)信号的占空比，从而调节光电池的输出电压及输出电流，使其输出的功率达到最大点。现有对具有最大功率点跟踪功能的充电控制器中最大功率点跟踪算法性能的测试方法是将算法编程烧写到充电控制器中，然后采用程控电源，如瑞士Regatron研制的TopCon系列，模拟光电池输出特性。但是程控电源的价格较高，测试过程中要消耗大量的能源，总体测试效率较低，增加了产品的开发成本和周期。最大功率点跟踪算法在性能上主要有跟踪速度和稳态性能两方面。现有方法在稳态性能测试方面能够给出准确的功率差值结果，但在跟踪速度测试方面由于程控电源只显示功率曲线需要工作人员自行从功率曲线上读取达到稳定时的跟踪时间，因此测试过程较为复杂且存在较大误差。
技术实现思路
本专利技术针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提供了一种针对太阳能光伏发电系统中具有最大功率点跟踪功能的充电控制器中最大功率点跟踪算法性能的测试方法。该装置根据PWM信号模拟出光电池的输出电压和输出电流，将采集所得输出电压与输出电流数据传送给最大功率点跟踪算法进行PWM信号占空比调节，该装置通过记录跟踪时间及算法所得PWM信号占空比数值与装置设定值的差值衡量最大功率点跟踪算法性能。一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，其特征在于：该方法包括：将被测算法输出脉宽调制(PWM)信号的占空比d大小正比例转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池输出电流信号UC的电流信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池电压信号UV的电压信号转换单元；控制单元，该单元调用并执行被测算法，采集UC及UV并传送给被测试的最大功率点跟踪算法使其调节PWM信号占空比，并将PWM信号经过驱动电路输出到PWM信号转换单元，通过调节电压信号转换单元的放大倍数KV来改变UV；控制单元检测被测算法调节PWM信号占空比到达稳定后的占空比数值d，并与理论占空比进行比较，得到最大功率点跟踪算法的跟踪精度；控制单元通过记录被测算法在KV数值变化时占空比到达新的稳定状态所需的时间，获得最大功率点跟踪算法的跟踪速度。所述的将被测算法输出的PWM信号转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元，其输出电压UPWM＝dVA，VA为固定电压，d是将被测算法输出的PWM的占空比，d的取值范围为0-1。所述电流信号转换单元由两个反相放大电路组成，该单元的输入信号为UPWM，总的放大倍数为KC，输出信号UC＝KC*UPWM。所述电压信号转换单元由一个同相放大电路、一个电压跟随器和一个反相放大电路组成，反相放大倍数KV由控制单元的放大倍数调整信号进行控制，该单元的输入信号为UPWM，输出信号UV＝VA-KVUPWM，VA为所述的固定电压值。所述控制单元包含执行算法的微处理器，微处理器采集UC、UV两路信号，并传送至被测试的最大功率点跟踪算法，将被测算法输出的占空比可变的PWM信号通过驱动再传送至UPWM的转换单元。测试算法的跟踪精度：控制单元调节反相放大电路的放大倍数KV到某一固定数值后，控制单元开始调用执行被测试的最大功率点跟踪算法，被测算法按照当前的UC、UV两路信号调整其输出PWM信号的占空比d，控制单元检测到被测算法的d达到稳定后，即认为该算法的跟踪过程结束，记录d的数值，并与放大倍数KV对应的理论值进行比较，得到被测算法的跟踪精度。测试算法的跟踪速度：在某个KV数值下，被测算法跟踪过程结束后，微处理器将KV调整到新的数值并开始计时，当被测算法输出调节占空比再次达到稳定时停止计时，所记录的时间长度就反应了被测试的最大功率点跟踪算法的跟踪速度。本专利技术所述测试最大功率点跟踪算法性能的方法，其有益效果是：该方法通过一些简单的电路实现对光电池输出电压及输出电流的模拟，采用高性能数字控制器采集输出电压及输出电流并调用最大功率点跟踪算法进行PWM信号占空比调节，该装置实时检测算法的性能参数，可以快速、准确地测试最大功率点跟踪算法。采用此装置进行算法性能测试还可节省程控电源带来的测试设备采购成本，提高测试效率，降低开发成本和时间。附图说明图1是测试装置系统结构图；图2是测试最大功率点跟踪算法跟踪精度的流程图。图3是测试最大功率点跟踪算法跟踪速度的流程图。具体实施方式以下结合具体实施方式及附图进一步说明本专利技术。如图1所示，该测试装置包括PWM信号转换单元、电流信号转换单元、电压信号转换单元及控制单元四部分。其中，PWM信号转换单元由开关管S、二极管D、电感L和电容C组成，L＝50H，C＝820F，二极管D的型号为ES1D，开关管S型号为IRFH6200；电流信号转换单元由电阻R1、R2、R3和运算放大器U1构成的反相放大电路以及电阻R4、R5、R6和运算放大器U2构成的反相放大电路组成，R1＝R3＝R4＝R6＝10kΩ，R2＝R5＝5kΩ，运算放大器U1和U2分别为芯片LM358中的两个子模块；电压信号转换单元由电阻R7、R8、数字电位器P和运算放大器U3构成的同相放大电路、电阻R12和运算放大器U5构成的电压跟随器以及电阻R9、R10、R11和运算放大器U4构成的反相放大电路组成，R7＝R8＝R9＝R11＝R12＝10kΩ，R10＝5kΩ，数字电位器P型号为X9C503，数字电位器P的控制范围为500Ω至50kΩ，运算放大器U3、U4分别为LM358中两个子模块，运算放大器U5为LM358中的一个子模块；控制单元由STM32F103CBT6微处理器、幅值转换电路、PWM信号驱动电路组成。VA的取值为+5V。PWM信号转换单元用PWM信号驱动开关管调节固定电压值VA，获得幅值随PWM信号占空比d变化的直流电压信号UPWM，UPWM＝dVA。电流信号转换单元通过两个反相放大电路将UPWM同相放大KC倍得到电流信号UC，KC＝R3R6/(R1R4)＝1，UC＝KCUPWM＝dVA。VA电压值为定值，UC正比于PWM信号占空比大小。电压信号转换单元中的同相放大电路由电阻R7、R8、数字电位器P和运放U3组成，U3的输出电压为VD＝(1+P/R8)UPWM。电压信号转换单元中的电压跟随器由电阻R12和运放U5组成，U5的输出电压为VA。电压信号转换单元中的反相放大电路由电阻R9、R10、R11和运放U4组成，R9＝R11，U4的输出电压信号为UV＝2VA-VD(R11/R9)＝2VA-(1+P/R8)dVA＝[2-(1+P1/R8)d]VA。UV随PWM信号占空比d的增加而减小。测试装置模拟的光电池电压信号与电流信号的乘积就是所模拟的光电池的输出功率PPV，PPV＝UVUC＝[2-(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，其特征在于：该方法包括：将被测算法输出脉宽调制信号的占空比d大小正比例转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池输出电流信号UC的电流信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池电压信号UV的电压信号转换单元；控制单元，该单元调用并执行被测算法，采集UC及UV并传送给被测试的最大功率点跟踪算法使其调节PWM信号占空比，并将PWM信号经过驱动电路输出到PWM信号转换单元，通过调节电压信号转换单元的放大倍数KV来改变UV；控制单元检测被测算法调节PWM信号占空比到达稳定后的占空比数值d，并与理论占空比进行比较，得到最大功率点跟踪算法的跟踪精度；控制单元通过记录被测算法在KV数值变化时占空比到达新的稳定状态所需的时间，获得最大功率点跟踪算法的跟踪速度。

【技术特征摘要】
1.一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，其特征在于：该方法包括：将被测算法输出脉宽调制信号的占空比d大小正比例转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池输出电流信号UC的电流信号转换单元；将UPWM变换为模拟光电池电压信号UV的电压信号转换单元；控制单元，该单元调用并执行被测算法，采集UC及UV并传送给被测试的最大功率点跟踪算法使其调节PWM信号占空比，并将PWM信号经过驱动电路输出到PWM信号转换单元，通过调节电压信号转换单元的放大倍数KV来改变UV；控制单元检测被测算法调节PWM信号占空比到达稳定后的占空比数值d，并与理论占空比进行比较，得到最大功率点跟踪算法的跟踪精度；控制单元通过记录被测算法在KV数值变化时占空比到达新的稳定状态所需的时间，获得最大功率点跟踪算法的跟踪速度。2.根据权利要求1所述的一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，其特征在于：所述的将被测算法输出的PWM信号转化为直流电压信号UPWM的PWM信号转换单元，其输出电压UPWM＝dVA，VA为固定电压，d是将被测算法输出的PWM的占空比，d的取值范围为0-1。3.根据权利要求1所述的一种测试太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪算法性能的方法，其特征在于：所述电流信号转换单元由两个反相放大电路组成，该单元的输入信号为UPWM，总的放大倍数为KC，输出信号UC＝KC*UPWM。4.根据权利要求2所述的一种测试太阳能光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙本新，冯仁剑，
申请(专利权)人：北京汇能精电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11