專利名稱：實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法、發(fā)電模塊、控制模塊及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，更具體地說，涉及一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法、占空比輸 出裝置、發(fā)電模塊、控制模塊及系統(tǒng)。
背景技術：
光伏器件是光伏發(fā)電系統(tǒng)電能的來源，能否充分發(fā)揮光伏器件的效用對整個光伏 發(fā)電系統(tǒng)具有重要的作用，光伏器件的輸出功率是光伏器件所受日照強度、器件結(jié)溫的非 線性函數(shù)。即使在外部環(huán)境穩(wěn)定的情況下，光伏器件的輸出功率也會隨著外部負載的變化 而變化，只有當外部負載與光伏器件達到阻抗匹配時，光伏器件才會輸出最大功率，此時稱 光伏器件工作在最大功率點(Maximum Power Point，簡稱MPP)。為了充分發(fā)揮光伏器件的 效能，需根據(jù)外部環(huán)境和負載情況不斷調(diào)節(jié)光伏器件的工作點使其輸出最大功率，將此功 率調(diào)節(jié)過程成為最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking，簡稱MPPT)。就目前的最大功率點跟蹤(MPPT)方法而言，基本上都存在一定的不足，例如存在 功率振蕩和誤判，使得檢測的準確度較低。而為了獲得較高的檢測精度就需要增加額外的 檢測設備，從而導致了成本的增加等等。例如固定電壓法，雖控制簡單但是控制精度低，且 僅適用于功率較小、日照情況穩(wěn)定的場合。因此，如何能夠?qū)崿F(xiàn)MPPT，既能達到一定的快速性和準確性，又能夠不增加成本是 需要急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述功率振蕩和誤判以及成本高 的缺陷，提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法、占空比輸出單元、發(fā)電模塊、控制模塊及系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤方 法，包括Si、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并輸出 所述前次MPPT的占空比；若是，則進入步驟S2 ；S2、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功率的大 小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；S3、依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；S4、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào)整后的 占空比。在本發(fā)明所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法中，在所述步驟S4之后還包括步驟S5、下發(fā)所述輸出的占空比給所述發(fā)電模塊；在所述步驟Sl之前還包括步驟SO、判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入步驟Sl ；若否，則計算初始占空比，并輸出初始擾動方向和所述初始占空比，進入所述步驟S5。在本發(fā)明所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法中，在所述步驟S4之后還包括步驟S5、所述發(fā)電模塊執(zhí)行所述輸出的占空比；在所述步驟Sl之前還包括S01、判斷控制所述發(fā)電模塊的控制模塊是否有效，或者判斷多個發(fā)電模塊中是否 僅有所述發(fā)電模塊在線，若是，則進入步驟S02 ；若否，則獲取控制模塊下發(fā)的占空比，進入 所述步驟S5 ；S02、判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入所述步驟Si，若否，則計 算初始占空比，并輸出初始擾動方向和所述初始占空比，進入所述步驟S5。在本發(fā)明所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法中，步驟S2具體包括判斷所述發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和所述發(fā)電模塊當前功 率的大小關系，若所述差值大于所述發(fā)電模塊當前功率，則調(diào)整擾動方向；若所述差值小于 或等于當前功率時，則判斷所述發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的和值和所述發(fā)電 模塊當前功率的大小關系，若所述和值小于所述發(fā)電模塊當前功率，則維持擾動方向不變， 若所述和值大于或等于所述發(fā)電模塊當前功率，則調(diào)整步長和擾動方向。在本發(fā)明所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法中，所述工作參數(shù)包括所述發(fā)電模塊的輸入電壓和輸入功率，其中，步驟S4具體包 括依據(jù)所述發(fā)電模塊的輸入電壓和輸入功率對所述擾動后的占空比進行限制；判斷所述限制后的占空比是否長時間處于預設的最小占空比閾值，若是，則調(diào)整 所述限制后的占空比并輸出；若否，則輸出所述限制后的占空比。本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的占空比輸出裝置，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比。本發(fā)明還提供一種發(fā)電模塊，包括占空比輸出裝置和執(zhí)行單元；占空比輸出裝置包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；執(zhí)行單元，用于執(zhí)行所述輸出的占空比。本發(fā)明還提供一種控制模塊，包括占空比輸出裝置和下發(fā)單元；占空比輸出裝 置包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；下發(fā)單元，用于下發(fā)所述輸出的占空比給發(fā)電模塊。本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制模塊和多個發(fā) 電模塊，所述控制模塊為所述多個發(fā)電模塊提供占空比，其中所述控制模塊包括第一判斷 單元、占空比輸出單元、下發(fā)單元；第一判斷單元，用于判斷所述控制模塊所控制的發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若 是，則由所述占空比輸出裝置進行處理并輸出占空比至所述下發(fā)單元；若否，則計算初始占 空比并輸出初始擾動方向和所述初始占空比至所述下發(fā)單元；占空比輸出裝置，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；下發(fā)單元，用于將所述輸出的占空比下發(fā)到所述發(fā)電模塊以供所述發(fā)電模塊使用。在本發(fā)明所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)中，所述發(fā)電模塊包括第二判斷單 元、第三判斷單元、占空比輸出單元、執(zhí)行單元；第二判斷單元，用于判斷控制所述發(fā)電模塊的所述控制模塊是否有效，或者判斷 所述多個發(fā)電模塊中是否僅有所述發(fā)電模塊在線，若是，則由第三判斷單元繼續(xù)判斷所述 發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)；若否，則獲取所述控制模塊下發(fā)的占空比并輸出給所述執(zhí)行 單元，由執(zhí)行單元執(zhí)行該占空比；第三判斷單元，用于判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則由所述占空比 輸出裝置進行處理并輸出占空比至所述下發(fā)單元，若否，則計算初始占空比，并輸出所述初 始占空比和給定的初始擾動方向至所述下發(fā)單元；占空比輸出裝置，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；執(zhí)行單元，所述發(fā)電模塊執(zhí)行所述輸出的占空比。本發(fā)明的有益效果是，通過引入預設功率閾值，使得快速地實現(xiàn)占空比的調(diào)整，達 到最大功率點，提高了光伏發(fā)電效率。進一步地，采用控制模塊和發(fā)電模塊的集中控制和分散控制，實現(xiàn)開機和關機的 占空比下發(fā)控制、功率趨勢關機控制、電流斷續(xù)和連續(xù)時的MPPT占空比控制，提高了光伏 發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。各個發(fā)電模塊之間能夠很好的協(xié)調(diào)和實現(xiàn)MPPT。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法示意圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明的由控制模塊執(zhí)行的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的由發(fā)電模塊執(zhí)行的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法示意圖；圖4是圖1中步驟102的詳細流程圖；圖5是圖1中步驟104的詳細流程圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的占空比輸出裝置結(jié)構示意 圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明的可實現(xiàn)最大功率點跟蹤的發(fā)電模塊結(jié)構示意圖；圖8是依據(jù)本發(fā)明的可實現(xiàn)最大功率點跟蹤的控制模塊結(jié)構示意圖；圖9是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)900結(jié)構示意圖；圖10是圖9中的發(fā)電模塊902的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法100示意圖。步驟101、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并 輸出前次MPPT的占空比；若是，則進入步驟102 ；這里的延時時間是發(fā)電模塊用來執(zhí)行上一 次MPPT下發(fā)的占空比的時間。步驟102、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功 率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；步驟103、依據(jù)所述經(jīng)過調(diào)整的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；即增加發(fā) 電模塊的占空比或者減小發(fā)電模塊的占空比。步驟104、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào) 整后的占空比。圖2是依據(jù)本發(fā)明的由控制模塊來執(zhí)行的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法200示意圖，方法200由控制模塊來執(zhí)行。控制模塊為光伏發(fā)電模塊下發(fā)占空比。其中，步驟202-205 與圖1的步驟101-104相同。步驟201、判斷控制模塊所控制的發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入步驟 202 ；若否，則計算初始占空比，并輸出給定的初始擾動方向和所述初始占空比，進入步驟 206 ；步驟202、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并 輸出前次MPPT的占空比；若是，則進入步驟203 ；步驟203、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功 率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；步驟204、依據(jù)所述經(jīng)調(diào)整的擾動方向擾動前次MPPT的占空比；步驟205、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào) 整后的占空比；步驟206、下發(fā)所述輸出的占空比給所述發(fā)電模塊。圖3是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法300示意圖，方法300 由發(fā)電模塊來執(zhí)行，所述發(fā)電模塊為光伏發(fā)電模塊。其中，步驟303-306與圖1的步驟 101-104 相同。步驟301、判斷控制所述發(fā)電模塊的控制模塊是否有效或多個發(fā)電模塊中是否僅 有所述發(fā)電模塊在線，若是，則進入步驟302 ；若否，則獲取控制模塊下發(fā)的占空比，進入步 驟 307 ；步驟302、判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入步驟303，若否，則 計算初始占空比，并輸出給定的初始擾動方向和所述初始占空比，進入步驟307。步驟303、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并 輸出前次MPPT的占空比；若是，則進入步驟304 ；步驟304、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功 率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；步驟305、依據(jù)所述經(jīng)調(diào)整的擾動方向擾動前次MPPT的占空比；步驟306、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào) 整后的占空比；步驟307、所述發(fā)電模塊執(zhí)行所述輸出的占空比。在圖1中步驟102具體包括以下步驟，如圖4所示。步驟1021、判斷前次功率(Pold)與預設功率閾值(Pgap)之間的差值和當前功率 (Pnow)的大小關系，若所述差值大于當前功率，則進入步驟1022，否則進入步驟1023。步驟1022，調(diào)整擾動方向。一般情況下，占空比增大的方向為正向擾動方向，占空 比減小的方向為反向擾動方向。在此步驟中，如果原來擾動方向為正向，則將擾動方向改為 反向；反之，如果原來擾動方向為反向，則將擾動方向改為正向。步驟1023，判斷前次功率與預設功率閾值之間的和值和當前功率的大小關系，若 所述和值小于當前功率，則進入步驟1024，若所述和值大于或等于當前功率，則進入步驟 1025。步驟1024，維持擾動方向不變。
步驟1025，調(diào)整步長和擾動方向。一般情況下，占空比增大的方向為正向擾動方 向，占空比減小的方向為反向擾動方向。在此步驟中，如果原來擾動方向為正向，則將擾動 方向改為反向；反之，如果原來擾動方向為反向，則將擾動方向改為正向。步長是用于步驟103中擾動占空比時使用的。使用調(diào)整后的步長和調(diào)整后的擾動 方向來擾動占空比。圖5是圖1中步驟104的詳細流程圖。其中，工作參數(shù)包括發(fā)電模塊的電壓和輸 入功率。步驟1041，依據(jù)發(fā)電模塊的電壓和輸入功率對擾動后的占空比進行限制，即不讓 上述的占空比過大或者過小，從而達到保護執(zhí)行這些占空比的發(fā)電模塊的安全的目的?？?以根據(jù)電壓或其他物理量(比如電流，功率)對下發(fā)占空比進行限制。對功率的判斷包括 對輸入和/或輸出功率的判斷。步驟1042，判斷經(jīng)限制的占空比是否長時間處于預設的最小占空比閾值(給發(fā)電 模塊的占空比設置的一個下限值)，若是，則進入步驟1043。若否，則進入步驟1044。步驟1043，調(diào)整所述經(jīng)限制的占空比并輸出。對占空比的調(diào)整是指對占空比進行 調(diào)變，例如若占空比長時間處于50，則讓占空比突變到500，從而可以激勵太陽能電池板 放出功率，從而重新啟動一輪最大功率尋優(yōu)過程。在長期陰天的情況下，占空比就會長時間 處于最小狀態(tài)，如果隨后的天氣變得陽光明媚，為了使得太陽能電池板能夠輸出較多功率， 就需要提高占空比，這樣太陽能電池板才能接收到較多的太陽能，從而輸出較多的功率。如 果不做調(diào)整，則太陽能電池板就一直處于最小的占空比閾值，沒辦法獲取能量。步驟1044，輸出經(jīng)限制后的占空比。圖6是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的占空比輸出裝置600結(jié)構示 意圖。占空比輸出裝置600包括延時時間判斷單元601、功率判斷單元602、擾動單元603、 占空比輸出單元604。延時時間判斷單元601，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已 到，若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元602進行處理；功率判斷單元602，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā) 電模塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元603，用于依據(jù)所述經(jīng)調(diào)整的擾動方向擾動前次MPPT的占空比；占空比輸出單元604，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出 所述經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比。圖7示出了依據(jù)本發(fā)明的可實現(xiàn)最大功率點跟蹤的發(fā)電模塊700結(jié)構示意圖，包 括占空比輸出裝置701和執(zhí)行單元702。占空比輸出裝置701如圖6中的601所示，這里 不再贅述。執(zhí)行單元702，用于執(zhí)行占空比輸出裝置701所輸出的占空比。圖8示出了依據(jù)本發(fā)明的可實現(xiàn)最大功率點跟蹤的控制模塊800結(jié)構示意圖，包 括占空比輸出裝置801和下發(fā)單元802。占空比輸出裝置801如圖6中的601所示，這里 不再贅述。下發(fā)單元802，用于下發(fā)占空比輸出裝置801所輸出的占空比給發(fā)電模塊。發(fā)電模 塊使用該占空比來執(zhí)行發(fā)電任務。
圖9是依據(jù)本發(fā)明一實施例的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)900結(jié)構示意圖，所述 系統(tǒng)包括控制模塊901和多個發(fā)電模塊902。其中控制模塊901為所述多個發(fā)電模塊902 提供占空比。其中所述控制模塊901包括第一判斷單元9011、占空比輸出裝置9012、下發(fā)單元 9013。占空比輸出裝置9012與圖6中的601結(jié)構相同。第一判斷單元9011，用于判斷控制模塊所控制的發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若 是，則由所述占空比輸出裝置進行處理并輸出占空比至下發(fā)單元；若否，則計算初始占空 比，并輸出初始擾動方向和所述初始占空比至下發(fā)單元；占空比輸出裝置9012，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；下發(fā)單元9013，用于將輸出的占空比下發(fā)到所述發(fā)電模塊以供發(fā)電模塊902使 用。發(fā)電模塊902包括執(zhí)行單元(未示出)，執(zhí)行單元使用該占空比來進行發(fā)電工作。在本發(fā)明另一實施例中，圖9中發(fā)電模塊902包括執(zhí)行單元9024，另外還可以包 括第二判斷單元9021、第三判斷單元9022、占空比輸出裝置9023，如圖10所示。執(zhí)行單元 9014既可以執(zhí)行控制模塊下發(fā)給它的占空比，也可在控制模塊無效(不在線，或者無法正 常工作)或多個發(fā)電模塊中僅有自己在線時，使用自己的占空比輸出裝置9023輸出的占空 比來執(zhí)行發(fā)電任務。其中占空比輸出裝置9023與占空比輸出裝置9012和圖6中的601等 占空比輸出裝置結(jié)構相同。第二判斷單元9021，用于判斷控制所述發(fā)電模塊的控制模塊是否有效或多個發(fā)電 模塊中是否僅有所述發(fā)電模塊在線，若是，則由第三判斷單元繼續(xù)判斷所述發(fā)電模塊是否 處于工作狀態(tài)；若否，則獲取控制模塊下發(fā)的占空比并輸出給執(zhí)行單元，由執(zhí)行單元執(zhí)行該 占空比；第三判斷單元9022，用于判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則由所述占 空比輸出裝置進行處理并輸出占空比至下發(fā)單元，若否，則計算初始占空比并輸出給定的 初始擾動方向和所述初始占空比至下發(fā)單元；占空比輸出裝置9023，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到， 若否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模 塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動前次MPPT的占空比；占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述 經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比；
執(zhí)行單元9014，所述發(fā)電模塊執(zhí)行所輸出的占空比。本發(fā)明提供的最大功率方法、系統(tǒng)可實現(xiàn)集中控制和分散控制兩種控制方法，兩 種實現(xiàn)方法互為補充，增加了應用于光伏系統(tǒng)時的可靠性以及MPPT的準確性，防止發(fā)電模 塊在工作時受到模塊之間的干擾而產(chǎn)生誤判的現(xiàn)象。系統(tǒng)在運行時，絕大多數(shù)時間處于集 中控制下，控制模塊根據(jù)采樣數(shù)據(jù)來進行MPPT控制，各個發(fā)電模塊僅僅為總控模塊的執(zhí)行 器，這樣就可以做到各個發(fā)電模塊動作的統(tǒng)一，增加MPPT運行的準確性。為了增加系統(tǒng)的 可靠性，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率，在僅有本發(fā)電模塊在線發(fā)電或總控失效的情況下，MPPT實行 分散獨立控制，即各個發(fā)電模塊獨立自主的根據(jù)本模塊的采樣數(shù)據(jù)進行MPPT算法實現(xiàn)。對于本發(fā)明的技術方案，有以下要注意不同于以往的擾動觀察法，增加一個回差 處理(Pgap)，在回差范圍以內(nèi)(Pold-Pgap和Pold+Pgap之間)的時候，比如在最大功率點 的時候，該方法僅僅在兩個點移動，功率的波動范圍小，優(yōu)于以往的擾動觀察法。另外，根據(jù) 電池電壓實際工作值(或輸出功率)值，對下發(fā)的最大占空比進行了限制，從而減小了輸入 電壓紋波，限制住了發(fā)電模塊母線上限值，有利于可靠工作。當由于外部原因?qū)е翸PPT判斷錯誤而下發(fā)較小的占空比(即太陽能電池板無法 輸出功率時)，通過跳變控制(判斷占空比是否長時間處于最小占空比狀態(tài))，這個跳變值 要根據(jù)實際情況合理選擇(即不能太大，防止把電池板拉死；也不能太小，這樣沒有太大的 尋優(yōu)空間)。控制模塊尋優(yōu)擾動的時間常數(shù)要與發(fā)電模塊PV輸入側(cè)和逆變側(cè)(母線到電 網(wǎng)側(cè)，把太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化為交流電輸送到電網(wǎng)，實現(xiàn)發(fā)電功能)的控制時間與尋優(yōu) 時間配合得當(依據(jù)是系統(tǒng)輸出最大功率)，以實現(xiàn)更高的效率。本發(fā)明可實現(xiàn)功率趨勢 開關機控制，通過控制模塊的總控，對輸入功率進行檢測，當判斷出一個功率下降過程時， 且輸入功率低于一定值時對下發(fā)的占空比進行限制，防止過大占空比下發(fā)導致把電池板拉 死，然后滿足一定條件后關機。本發(fā)明還可使用其他任何變量(電流、電壓)的擾動來實現(xiàn)該方法。該方法適用 于擾動法，也適用于三點法。關于擾動法和三點法現(xiàn)有技術有詳細介紹，此處不再贅述。對 下發(fā)占空比的限制可以是根據(jù)電壓，也可以是其他數(shù)據(jù)量(比如電流，功率)。對功率的判 斷包括輸入和/或輸出功率。
權利要求
1.一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法，其特征在于，包括s1、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并輸出所述 前次MPPT的占空比；若是，則進入步驟S2 ；s2、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功率的大小關 系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；s3、依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；s4、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比。
2.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法，其特征在于，在所述步驟S4之后還包括步驟s5、下發(fā)所述輸出的占空比給所述發(fā)電模塊；在所述步驟Sl之前還包括步驟SO、判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入步驟Sl ；若否，則計算初始占 空比，并輸出初始擾動方向和所述初始占空比，進入所述步驟S5。
3.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法，其特征在于，在所述步驟S4之后還包括步驟s5、所述發(fā)電模塊執(zhí)行所述輸出的占空比；在所述步驟Sl之前還包括s01、判斷控制所述發(fā)電模塊的控制模塊是否有效，或者判斷多個發(fā)電模塊中是否僅有 所述發(fā)電模塊在線，若是，則進入步驟S02 ；若否，則獲取控制模塊下發(fā)的占空比，進入所述 步驟S5 ；s02、判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則進入所述步驟Si，若否，則計算初 始占空比，并輸出初始擾動方向和所述初始占空比，進入所述步驟S5。
4.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法，其特征在于，所述步驟 S2具體包括判斷所述發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和所述發(fā)電模塊當前功率的 大小關系，若所述差值大于所述發(fā)電模塊當前功率，則調(diào)整擾動方向；若所述差值小于或等 于當前功率時，則判斷所述發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的和值和所述發(fā)電模塊 當前功率的大小關系，若所述和值小于所述發(fā)電模塊當前功率，則維持擾動方向不變，若所 述和值大于或等于所述發(fā)電模塊當前功率，則調(diào)整步長和擾動方向。
5.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法，其特征在于，所述工作 參數(shù)包括所述發(fā)電模塊的輸入電壓和輸入功率，其中，所述步驟S4具體包括依據(jù)所述發(fā)電模塊的輸入電壓和輸入功率對所述擾動后的占空比進行限制；判斷所述限制后的占空比是否長時間處于預設的最小占空比閾值，若是，則調(diào)整所述 限制后的占空比并輸出；若否，則輸出所述限制后的占空比。
6.一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的占空比輸出裝置，其特征在于，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若 否，則獲取并輸出前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比； 占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限 制和調(diào)整后的占空比。
7.一種發(fā)電模塊，其特征在于，包括占空比輸出裝置和執(zhí)行單元； 占空比輸出裝置包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若 否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當 前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比； 占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限 制和調(diào)整后的占空比；執(zhí)行單元，用于執(zhí)行所述輸出的占空比。
8.—種控制模塊，其特征在于，包括占空比輸出裝置和下發(fā)單元；占空比輸出裝置包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若 否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當 前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比； 占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限 制和調(diào)整后的占空比；下發(fā)單元，用于下發(fā)所述輸出的占空比給發(fā)電模塊。
9.一種實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊和多個發(fā)電模塊，所述 控制模塊為所述多個發(fā)電模塊提供占空比，其中所述控制模塊包括第一判斷單元、占空比 輸出裝置、下發(fā)單元；第一判斷單元，用于判斷所述控制模塊所控制的發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則 由所述占空比輸出裝置進行處理并輸出占空比至所述下發(fā)單元；若否，則計算初始占空比 并輸出初始擾動方向和所述初始占空比至所述下發(fā)單元； 占空比輸出裝置，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若 否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當 前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比； 占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限 制和調(diào)整后的占空比；下發(fā)單元，用于將所述輸出的占空比下發(fā)到所述發(fā)電模塊以供所述發(fā)電模塊使用。
10.根據(jù)權利要求9所述的實現(xiàn)最大功率點跟蹤的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電模塊包 括第二判斷單元、第三判斷單元、占空比輸出裝置、執(zhí)行單元；第二判斷單元，用于判斷控制所述發(fā)電模塊的所述控制模塊是否有效，或者判斷所述 多個發(fā)電模塊中是否僅有所述發(fā)電模塊在線，若是，則由第三判斷單元繼續(xù)判斷所述發(fā)電 模塊是否處于工作狀態(tài)；若否，則獲取所述控制模塊下發(fā)的占空比并輸出給所述執(zhí)行單元， 由所述執(zhí)行單元執(zhí)行該占空比；第三判斷單元，用于判斷所述發(fā)電模塊是否處于工作狀態(tài)，若是，則由所述占空比輸出 裝置進行處理并輸出占空比至所述下發(fā)單元，若否，則計算初始占空比，并輸出所述初始占 空比和給定的初始擾動方向至所述下發(fā)單元； 占空比輸出裝置，包括延時時間判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若 否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是，則由功率判斷單元進行處理；功率判斷單元，用于判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當 前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；擾動單元，用于依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比； 占空比輸出單元，用于依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限 制和調(diào)整后的占空比；執(zhí)行單元，所述發(fā)電模塊執(zhí)行所述輸出的占空比。
全文摘要
本發(fā)明涉及實現(xiàn)最大功率點跟蹤方法、占空比輸出裝置、發(fā)電模塊、控制模塊及系統(tǒng)。方法包括S1、判斷發(fā)電模塊前次MPPT的占空比的延時時間是否已到，若否，則獲取并輸出所述前次MPPT的占空比；若是則進入步驟S2；S2、判斷發(fā)電模塊前次功率與預設功率閾值之間的差值和發(fā)電模塊當前功率的大小關系，并依據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整擾動方向；S3、依據(jù)所述調(diào)整后的擾動方向擾動所述前次MPPT的占空比；S4、依據(jù)工作參數(shù)限制和調(diào)整所述擾動后的占空比并輸出所述經(jīng)限制和調(diào)整后的占空比。本發(fā)明引入預設功率閾值，可快速實現(xiàn)占空比的調(diào)整，達到最大功率點，提高了光伏發(fā)電效率。采用集中控制和分散控制，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性。
文檔編號H02N6/00GK102118122SQ20101057114
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者劉遂明, 卓清鋒, 姜正茂, 李建飛, 楊文輝, 范小波, 葛鵬霄, 蔡子海 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司