摘要：文中在分析研究了三点比较法和可调步长的登山法的最大功率点跟踪算法基础上，提出了由两者优点相结合的三点登山法。在太阳能光伏转换系统中，通过具体实验比较了三点比较法和可调步长的登山法，验证了三点登山法的可行性及优越性。

第1页:太阳能逆变器最大功率点跟踪算法的研究1 第2页:太阳能逆变器最大功率点跟踪算法的研究2 第3页:太阳能逆变器最大功率点跟踪算法的研究3 第4页:太阳能逆变器最大功率点跟踪算法的研究4 第5页:太阳能逆变器最大功率点跟踪算法的研究5

　　
　　2  算法验证与比较
　　
　　2.1  硬件电路设计
　　
　　充电电路是利用太阳能对蓄电池进行充电，而控制电路是通过进行最大功率点跟踪来提高光能转化为电能的效率。控制电路采用英飞凌8位微控制器XC888芯片，对太阳能电池板的电压与电流及蓄电池的电压进行采集，并利用最大功率点跟踪算法调节PWM占空比，控制BUCK(降压)电路，从而完成对蓄电池的充电管理。其功能框图如图1所示。
　　

　　(1)控制电路设计
　　
　　为了能够给充电控制电路的各个芯片提供电压，在控制电路上先用LM2596将输入的24V电压转换成16V电压为MOS管的驱动芯片IR2110供电，用7805芯片将16V电压转换成5V电压，为XC888与液晶供电，再用SL7660产生负电压供运算放大芯片OP07使用。为了提高AD采样的精度，电路中采用REFO2芯片为XC888提供精准的4.096V基准电压。
　　
　　XC888芯片具有高性能的XC800内核，与标准8051处理器兼容。2个时钟的机器周期结构，集成256B的IRAM、l.5kB的XRAM和32kB的FLASH，并具有8通道10位模数转换单元(ADC)，自带有产生脉冲宽度调制信号(PWM)、电机控制专用模式的捕获/比较单元6(CCU6)。设计中将XC888芯片的P2.4作为太阳能电压的采集端□，将P2.5作为太阳能电流的采集端口，将P2.6作为蓄电池电压的采集端口。
　　
　　①XC888芯片捕获/比较单元6的配置
　　
　　为了对BUCK电路的NMOS管IRF540进行控制，就需要XC888芯片产生PWM，再经过芯片IR2l10完成对IRF540的驱动。XC888的捕获/比较单元6(CC6)中有两个独立的定时器(T₁₂、T₁₃)，可用来产生脉宽调制(PWM)信号，其中定时器T₁₂的3路通道可工作在捕获和比较模式，T₁₃只能工作在比较模式。在此设计中，选用T12的0通道作为PWM的输出端口，输入到IR2l10芯片HIN引脚中。将T₁₂的时钟周期设置为0.042μs，T₁₂的周期寄存器设置为0x0257，则PWM的周期即为20kHz，经过此配置，O通道比较寄存器就有了0x0000到0x0257的数值，给比较寄存器相应的数值，就会产生相应的PWM占空比。
　　
　　②XC888芯片模数转换模块的配置
　　
　　XC888芯片具有8通道10位模数转换单元，选用其中3个通道的8位模数转换单元作为AD采样的端口，分别采样太阳能电压、太阳能电流和蓄电池的电压。在配置中，将AD总的转换时间设定为3.29μs，设定采用并列请求源模式，并行产生此三个通道的转换请求。
　　
　　(2)充电电路设计
　　
　　为实现蓄电池的充电控制策略，充电电路的硬件拓扑采用了BUCK电路，其原理如图2所示。通过采集光伏电池电压、电流及蓄电池的端电压，运用最大功率点跟踪算法对NMOS管IRF540N进行调整占空比的控制。
　　

　　为了能够更好地驱动NMOS管，设计中采用了高压高速功率管MOSFET和IGBT驱动器IR2l10芯片，并用其高端来驱动IRF540N，相应原理图如图3所示。其中IR2l1O的HIN引脚连接XC888输出的PWM信号，VS端连接IRF540N的源极，HO连接其栅极。
　　

　　2.2  算法验证
　　
　　在进行三种方法的效果比较前，需要验证这三种方法在此硬件基础上是否已经追踪到了最大功率点。
　　
　　(1)测试环境 
　　①充电控制板; 
　　②稳压源:电压最大64V，电流最大3A， 
　　③蓄电池:7Ah、l2V单节铅酸免维护电池。