一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法、裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法、裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)，以較為簡便的計算方式實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點進行跟蹤。所述方法包括：檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin_max和極小值Uin_min，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點PMPP；在最大功率點PMPP偏移時，通過耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將最大功率點PMPP移動至光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P；根據(jù)新的位置P上對應的功率值與最大功率點PMPP上對應的功率值的關系，確定是否將新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。一方面，本發(fā)明降低了逆變器的成本和提高了系統(tǒng)的可靠性；另一方面，本發(fā)明計算簡便并免去了振蕩，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
【專利說明】一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法、裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能應用領域，具體涉及一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法、裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能光伏陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其輸出特性具有非線性的特點，并且輸出受太陽幅照度、環(huán)境溫度和負載影響，只有在某一輸出電壓值時，光伏陣列的輸出功率才能達到最大值，這時光伏陣列的工作點就達到了輸出功率電壓曲線的最高點，稱之為最大功率點(Maximum Power Point，MPP)。為了有效地利用光伏電池，對光伏發(fā)電進行最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Ttracking, MPPT)就顯得尤為重要。
[0003]MPPT的工作原理為:在一個規(guī)定的周期內，微處理器定期地主動調節(jié)PWM的占空比D，改變太陽能光伏陣列的輸出電流，從而引起太陽能電池的輸出電壓變化，檢測太陽能電池輸出電壓及輸出電流，計算出太陽能光伏陣列的輸出功率，然后根據(jù)最大功率點跟蹤策略尋找最大功率點的位置。
[0004]現(xiàn)有技術提供的一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法是:結合電容特性，通過計算每個開關周期光伏陣列一側電容電流和控制輸入的電流，間接得到光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電流，進而再得出輸出功率。
[0005]然而，上述現(xiàn)有技術提供的方法，其電流的計算過程較為復雜，對于實際應用，要求微處理器計算處理能力有較高的要求。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明實施例提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法、裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)，以較為簡便的計算方式實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點進行跟蹤。
[0007]本發(fā)明實施例提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法，所述方法包括:
[0008]檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uin min，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp ;
[0009]在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P ；
[0010]根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
[0011]本發(fā)明另一實施例提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置，所述裝置包括:
[0012]工作點獲取模塊，用于檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uin min,以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp ；
[0013]工作點移動模塊，用于在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P ；
[0014]工作點重確定模塊，用于根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
[0015]從上述本發(fā)明實施例可知，一方面，由于檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uinniax和極小值Uinniin,以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點
因此，在對最大功率點Pmpp跟蹤時無需電流傳感器，降低了逆變器的成本和提高了系統(tǒng)的可靠性；另一方面，由于在最大功率點Pmpp偏移時，通過耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將最大功率點Pmpp移動至光伏陣列輸出曲線上新的位置P，如此，在外界環(huán)境發(fā)生變化時能及時作出調整，重新找到最大功率點，并在新的最大功率點上穩(wěn)定工作，計算簡便，并且免去了振蕩，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法的基本流程示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器的輸出功率波形圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實施例提供的光伏陣列功率輸出曲線；
[0020]圖5是本發(fā)明另一實施例提供的光伏陣列功率輸出曲線；
[0021]圖6是本發(fā)明另一實施例提供的光伏陣列功率輸出曲線；
[0022]圖7是本發(fā)明實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0024]圖9_a是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0025]圖9_b是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0026]圖ΙΟ-a是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0027]圖ΙΟ-b是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0028]圖ΙΙ-a是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0029]圖ΙΙ-b是本發(fā)明另一實施例提供的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置結構示意圖；
[0030]圖12是本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明實施例提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法，包括:檢測光伏陣列和逆變器之間的稱合電容上電壓紋波極大值Uinjiax和極小值Uinjlin,以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp ;在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P ;根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。本發(fā)明實施例還提供相應的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置和光伏發(fā)電系統(tǒng)。以下分別進行詳細說明。
[0032]本發(fā)明實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法的基本流程可參考附圖1，該方法可以應用于附圖2示例的光伏發(fā)電系統(tǒng)。附圖1示例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法主要包括如下步驟SlOl至步驟S103:
[0033]S101，檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uinjlin,以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp。
[0034]具體地，所述檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uinmax和極小值Uin min，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp包括如下步驟SlOll至步驟 S1012:
[0035]S1011，檢測到耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uin min。
[0036]在附圖2示例的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏(PV)陣列一側作為光伏電池輸出端給逆變器提供能量，Cpv為光伏陣列和逆變器之間的耦合電容。由于逆變器輸出為正弦交流，因此，逆變器瞬時輸出功率PJt)是變化的，可知逆變器輸入端功率Pin(t)也是瞬時變化的，則耦合電容起著能量緩沖的作用，以保證輸入電壓穩(wěn)定在一個微小變換范圍之內，使光伏(PhotoVoltaic, PV)陣列輸出點穩(wěn)定。
[0037]已知逆變器輸出端與電網(wǎng)相連，電壓同相，現(xiàn)假設電流也與電壓同相，有:
[0038]
【權利要求】
1.一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法，其特征在于，所述方法包括: 檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin _和極小值Uin min，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp ; 在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P ; 根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uin min，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp，包括: 檢測到所述耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uin min ； 計算
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P，包括: 若所述最大功率點Pmpp移動后的位置在所述光伏陣列輸出曲線上的功率值大于所述最大功率點Pmpp在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值，則通過將功率差值增加至所述耦合電容中，以不斷升高所述耦合電容的電壓Upv，或者，若所述最大功率點Pmpp移動后的位置在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值大于所述最大功率點Pmpp在所述光伏陣列輸出曲線上的功率值，則通過釋放所述耦合電容中存儲能量，以不斷降低所述耦合電容的電壓Upv，直至將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點，包括: 若所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值相等，則將所述新的位置P確定為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點，包括: 若不斷升高或降低所述耦合電容的電壓Upv后，所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值仍然不相等，則快速下調控制功率參考值； 通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P’ ；在所述新的位置P’上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值相等，則將所述新的位置P’確定為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
6.一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 工作點獲取模塊，用于檢測光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uin_和極小值Uin niin,以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp ； 工作點移動模塊，用于在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P ； 工作點重確定模塊，用于根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述工作點獲取模塊包括: 檢測單元，用于檢測到所述耦合電容上電壓紋波極大值Uin max和極小值Uinjdn ； 計算單元，用于計算Pdc;=w*CE ^tt ^ A V,所述w為市電電網(wǎng)角頻率,所述Cpv為所述f禹合電容的電容量，所述Udc為un，所述
8.根據(jù)權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述工作點移動模塊包括: 移動單元，用于若所述最大功率點Pmpp移動后的位置在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值大于所述最大功率點Pmpp在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值，則通過將功率差值增加至所述耦合電容中，以不斷升高所述耦合電容的電壓Upv，或者，若所述最大功率點Pmpp移動后的位置在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值大于所述最大功率點Pmpp在所述光伏陣列功率輸出曲線上的功率值，則通過釋放所述耦合電容中存儲能量，以不斷降低所述耦合電容的電壓Upv，直至將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述工作點重確定模塊包括: 第一確定單元，用于若所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值相等，則將所述新的位置P確定為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
10.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述工作點重確定模塊包括: 參考值下調單元，用于若不斷升高或降低所述耦合電容的電壓Upv后，所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值仍然不相等，則快速下調控制功率參考值； 重移動單元，用于通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述工作APw移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P’ ； 重確定單元，用于在所述新的位置P’上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值相等，則將所述新的位置P’確定為光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
11.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括權利要求6至10中任意一項所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置、光伏陣列、耦合電容和逆變器；所述實現(xiàn)最大功率點跟蹤的裝置，用于檢測所述光伏陣列和逆變器之間的耦合電容上電壓紋波極大值Uinmax和電壓紋波極小值Uinmin檢測，以獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時的最大功率點Pmpp,在所述最大功率點Pmpp偏移時，通過所述耦合電容中存儲能量的增加或釋放，將所述最大功率點Pmpp移動至所述光伏陣列功率輸出曲線上新的位置P，根據(jù)所述新的位置P上對應的功率值與所述最大功率點Pmpp上對應的功率值的關系，確定是否將所述新的位置P作為光 伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定工作時新的工作點。
【文檔編號】G05F1/67GK103677067SQ201310700385
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權日:2013年12月18日
【發(fā)明者】翦志強, 戴路加, 吳秀彬 申請人:深圳市金宏威技術股份有限公司