太阳能赛车峰值功率跟踪器的设计

电源技术论文太阳能赛车峰值功率跟踪器的设计摘要:峰值功率跟踪器(MPPT)的功能是提高太阳能电池的输出功率,使太阳能发电系统工作在最大输出功率点。介绍了用于清华大学“追日号”太阳能电动赛车的MPPT的基本组成和控制策略。该MPPT采用BuckDC/DC转换器,将Philips公司的80C552微处理器作为MPPT的中央控制单元(ECU),应用穷举法和成功失败法两种直接优化方法对太阳能电池阵列最大功率点实现跟踪。关键词:太阳能电池太阳能车MPPT太阳能赛车是利用太阳能电池发电驱动的电动车。太阳能电动赛车的电器系统基本结构如图1所示。MPPT(Maximum Power PointTracker)即峰值功率跟踪器,是太阳能电池发电系统中的重要部件。众所周知,在确定的外部条件下,随着负载的变化,太阳能电池阵列输出功率也会变化,但是存在一个最大功率点Pm以及与最大功率点相对应的电压UMp和电流IMD。当工作环境变化时,特别是日光照度和环境温度变化时,太阳能电池阵列的输出特性曲线也随之变化,与之相对应的最大功率点也随之改变,如图2所示。通常来讲,太阳能电池输出特性曲线的变化与日光照度的变化是成比例的[1]。但在实际应用中,日光照度的变化再加上工作温度的变化,使得太阳能电池输出特性的变化很复杂。在太阳能发电系统中没有采用MPPT,而是直接把太阳能电池阵列与蓄电池并联工作时,由于阵列的输出状态受到电池、电机工作状态的限制,输出功率往往不在阵列的最大功率点。MPPT的作用是使太阳能电池阵列工作在最大输出功率点。它是高效率的DC/DC变换器,相当于太阳能电池输出端的阻抗变换器。MPPT是太阳能车、太阳能发电系统、太阳能水泵上常用的功率提升部件。MPPT能使太阳能电池阵列的输出功率增加约15%~36%[2]。1太阳能赛车