一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立mppt跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，通過選擇各路光伏輸入支路中電壓給定最大的光伏輸入支路由后級逆變電路完成MPPT跟蹤，其余各路光伏輸入支路分別由Boost電路完成該路光伏輸入支路的MPPT跟蹤，進(jìn)而實現(xiàn)每一路光伏輸入支路都工作在最大功率點，提高光伏系統(tǒng)的效率最大化利用。
【專利說明】
一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立控制方法，特別是一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著太陽能的廣泛應(yīng)用，對于光伏極板功率的利用率要求越來越高?，F(xiàn)有的光伏應(yīng)用，一般配置有多個光伏極板，全部光伏極板作為一路光伏輸入，采用同一最大功率點跟蹤，通過一級或兩級電路實現(xiàn)逆變器并網(wǎng)。如果不同光伏極板的特性相差基本一致，采光調(diào)節(jié)也相近時，各路的最大功率點電壓偏差不大，將全部光伏極板作為同一路輸入或用同一個最大功率點電壓進(jìn)行跟蹤，對光伏系統(tǒng)的輸出功率的影響不大，整體效率相對較高。但在實際應(yīng)用中，往往由于不同的光伏極板之間光照強(qiáng)度、角度以及老化程度等參數(shù)存在差異，這種情況下不同的光伏極板的最大功率點電壓不同，此時若仍然將全部光伏極板以同一路或者同一個最大功率點電壓進(jìn)行跟蹤，勢必會造成MPPT跟蹤效率低的情況。為了實現(xiàn)光伏輸出功率的最大化，希望各路光伏輸入支路能獨立工作，并且各自擁有獨立的MPPT控制。
[0003]對于單路兩級光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，一般的控制方法是當(dāng)光伏MPPT跟蹤電壓給定低于逆變需求的最小母線電壓時，通過Boost電路進(jìn)行升壓保證逆變波形不失真。當(dāng)光伏高于這個最小的逆變需求母線電壓時不進(jìn)行Boost電路升壓而轉(zhuǎn)旁路工作，由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤。根據(jù)上述的控制方法，當(dāng)光伏輸入開路電壓低于母線電壓給定時，全范圍由Boost電路進(jìn)行MPPT跟蹤；當(dāng)光伏輸入開路電壓高于母線電壓給定且光伏輸入電壓給定低于最小母線電壓給定時，電壓較低時由Boost電路工作進(jìn)行MPPT跟蹤，電壓較高時Boost電路不升壓轉(zhuǎn)旁路，由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤；當(dāng)光伏輸入開路電壓和光伏輸入電壓給定且光伏輸入電壓給定均高于母線電壓給定時，全范圍Boost電路不升壓轉(zhuǎn)旁路由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤，采用上述控制方法能實現(xiàn)單路兩級光伏并網(wǎng)系統(tǒng)不同情況全范圍的MPPT跟蹤。
[0004]對于多路兩級光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)每一光伏輸入支路電壓都較低時由Boost電路進(jìn)行MPPT跟蹤時，或有且僅有一路光伏輸入支路的Boost電路不升壓走旁路由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤時，可以沿用如上的控制方法;但當(dāng)出現(xiàn)兩路或多路的光伏輸入支路需要由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤時，如果沿用如上的控制方法，勢必存在某些路光伏輸入支路的工作點偏離自己最大功率點較遠(yuǎn)的可能性，無法正常跟蹤到每一路光伏輸入支路的MPPT電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的多路輸入光伏逆變系統(tǒng)，且各路光伏輸入支路之間的最大功率點電壓偏差較大的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，提供一多路輸入光伏逆變系統(tǒng)，該多路輸入光伏逆變系統(tǒng)包括:η路光伏輸入支路以及一逆變電路;所述光伏輸入支路包括依次相連的光伏板組串以及Boost電路;η路Boost電路輸出端同極性并聯(lián)，并連接至所述逆變電路的直流輸入端，所述逆變電路的交流輸出端連接至負(fù)載或電網(wǎng);所述MPPT跟蹤方法按照如下步驟實現(xiàn):
步驟SI:獲取每路光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定值Upvref 1、Upvref2至Upvrefn中的電壓給定最大值Upvrefmax，其中，n為大于I的整數(shù)；
步驟S2:判斷所述電壓給定最大值Upvrefmax是否大于預(yù)設(shè)電壓參考值Uref，若否，則控制每路Boost電路進(jìn)行升壓，對光伏輸入支路進(jìn)行MPPT跟蹤；否則，則所述電壓給定最大值Upvrefmax對應(yīng)的光伏輸入支路的Boost電路不進(jìn)行升壓，使旁路導(dǎo)通，并控制所述逆變電路對該光伏輸入支路MPPT跟蹤，除該光伏輸入支路外，控制每路Boost電路進(jìn)行升壓，對光伏輸入支路進(jìn)行MPPT跟蹤。
[0007]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明所提出的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT控制方法，通過選擇各路光伏輸入支路中電壓給定最大的光伏輸入支路由后級逆變電路完成MPPT跟蹤，其余各路光伏輸入支路分別由Boost電路完成該路光伏輸入支路的MPPT跟蹤，進(jìn)而實現(xiàn)每一路光伏輸入支路都工作在最大功率點，提高光伏系統(tǒng)的效率最大化利用。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例的多路輸入光伏逆變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實施例獲取每一光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定Upvrefl，Upvref2...，Upvrefn中的電壓給定最大值Upvrefmax的流程圖。
[0010]圖3為本發(fā)明實施例Boost電路實現(xiàn)對應(yīng)光伏輸入支路的MPPT跟蹤的具體實現(xiàn)方法示意圖。
[0011]圖4為本發(fā)明實施例逆變電路實現(xiàn)所述逆變電路輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相的具體實現(xiàn)方法示意圖。
[0012]圖5為本發(fā)明實施例中兩路輸入光伏逆變系統(tǒng)的電氣連接圖。
[0013]圖6(a)為本發(fā)明實施例一中兩路光伏輸入支路的電壓給定情況。
[0014]圖6(b)為本發(fā)明實施例二中兩路光伏輸入支路的電壓給定情況。
[0015]圖6(c)為本發(fā)明實施例三中兩路光伏輸入支路的電壓給定情況。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0017]本發(fā)明一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，多路輸入光伏逆變系統(tǒng)如圖1所示，包括相互獨立的η路光伏輸入支路以及一逆變電路;每一光伏輸入支路包括一Boost電路，以及與Boost電路的輸入端電氣連接的光伏板組串；全部Boost電路的輸出端同極性并聯(lián)電氣連接逆變電路的直流輸入端，逆變電路的交流輸出端連接負(fù)載或電網(wǎng)。其中，當(dāng)光伏輸入電壓較低時，Boost電路將光伏輸入電壓升壓到母線電壓參考值同時實現(xiàn)MPPT跟蹤；當(dāng)光伏輸入電壓較高時，使Boost電路關(guān)閉，實現(xiàn)將光伏輸入電壓旁路導(dǎo)通。逆變電路實現(xiàn)Boost電路旁路導(dǎo)通的光伏輸入支路的MPPT跟蹤，同時實現(xiàn)直流母線電壓的穩(wěn)定以及系統(tǒng)輸出電流與電網(wǎng)電壓的同頻同相。
[0018]在本實施例中，多路輸入光伏逆變系統(tǒng)還包括控制單元(圖中未畫出)，該控制單元可采集每一光伏輸入支路的電流和電壓信號，并根據(jù)采集到的信號進(jìn)行計算處理分別控制系統(tǒng)中每一 BOOST電路和逆變電路的運行，且優(yōu)選地，控制單元可以是DSP或單片機(jī)等微處理器。
[0019]進(jìn)一步的，在本實施例中，獨立MPPT跟蹤方法包括以下步驟:
獲取每一光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定值Upvref I，Upvref2...，Upvrefn中的電壓給定最大值Upvrefmax，其中，n為大于I的整數(shù)；
判斷電壓給定最大值Upvrefmax是否大于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref，若否，則控制每一個Boost電路進(jìn)行升壓實現(xiàn)對應(yīng)光伏輸入支路的MPPT跟蹤；若是，則使電壓給定最大值Upvrefmax對應(yīng)的光伏輸入支路的Boost電路不進(jìn)行升壓實現(xiàn)旁路導(dǎo)通，控制使逆變電路實現(xiàn)電壓給定最大值Upvrefmax對應(yīng)的光伏輸入支路的MPPT跟蹤，除電壓給定最大值Upvrefmax對應(yīng)的光伏輸入支路外，控制每一Boost電路實現(xiàn)對應(yīng)光伏輸入支路的MPPT跟足示O
[0020]進(jìn)一步的，在本實施例中，預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref不小于逆變電路需求的最小母線電壓Ubusmin。
[0021]進(jìn)一步的，在本實施例中，獲取每一光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給Upvrefl，Upvref2...，Upvrefn中的電壓給定最大值Upvrefmax，具體實現(xiàn)方法如下:
首先，創(chuàng)建數(shù)組Α={ Α[1]，Α[2]，...，A[n] }，數(shù)組B={ B[1]，B[2]，...Β[η]}，令A(yù)[I]=Upvrefl，A[2]=Upvref2，...，A[n]=Upvrefn;
其次，逐個判斷A[1]，A[2]，...，A[n]與預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref的大小，當(dāng)A[i]_Uref < 0,B[i] =0，當(dāng)A[i]- Uref >0，B[i] =i ;也即，數(shù)組A中每一個元素都與預(yù)設(shè)電壓參考值比較，假定數(shù)組4中有6個元素，僅有4[2]4[5]大于預(yù)設(shè)值，那么8={0，2，0，0，5，0}。
[0022]再次，由A[l]開始逐個比較數(shù)組A中A[i]與A[i+1]的大小，如果A[ i] >A[i+l ]，則交換A[i]和A[i+1]，同時交換B[i]與B[i+1];否則保持A[i]和A[i+l]，B[i]與B[i+1]不變，直到比較完A[n-1]與A[n]。
[0023]經(jīng)如上比較，A[n]即為數(shù)組A的電壓給定最大值，即為Upvrefmax，對應(yīng)的光伏輸入支路即為B[n]，如果Β[η] = 0，則說明每一光伏輸入支路均由Boost電路進(jìn)行MPPT跟蹤，否則存在某一光伏輸入支路對應(yīng)的Boost電路不進(jìn)行升壓走旁路，由逆變電路實現(xiàn)該路光伏輸入支路的MPPT跟蹤。
[0024]進(jìn)一步的，圖3、圖4分別給出了Boost電路實現(xiàn)對應(yīng)光伏輸入支路的MPPT跟蹤的具體實現(xiàn)方法和逆變電路實現(xiàn)逆變電路輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相的具體實現(xiàn)方法示意圖。
[0025]進(jìn)一步的，在本實施例中，每路Boost電路實現(xiàn)對應(yīng)光伏輸入支路的MPPT跟蹤的具體實現(xiàn)方法如圖3所示:將光伏輸入電壓Upv和電流Ipv，經(jīng)一MPPT控制產(chǎn)生電壓給定Upvref，將電壓給定Upvref減去當(dāng)前電壓Upv，將獲得的差值經(jīng)第一控制器調(diào)節(jié)輸出第一電流參考值Ipvr，將第一電流參考值Ipvr減去當(dāng)前電流Ipv經(jīng)第二控制器控制輸出占空比給第一 PffM發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動Boost電路運行。
[0026]進(jìn)一步的，在本實施例中，逆變電路實現(xiàn)逆變電路輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相的具體實現(xiàn)方法如圖4所示:母線電壓給定Ubusref減去當(dāng)前母線電壓Ubus，將獲得的差值經(jīng)第三控制器控制輸出第二電流參考值Ibusr，將所得的第二電流參考值Ibusr與獲取的電網(wǎng)相位相乘后產(chǎn)生并網(wǎng)電流參考值Ir，將并網(wǎng)電流參考值與實際電網(wǎng)電流Ig相減后依次經(jīng)第四控制器、第二 PWM發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動逆變電路運行。
[0027]其中，母線電壓給定Ubusref為Upvref1+Δ Ul、Upvref2+AU2、...、Upvrefn +AUn、Ubusmin中的最大值，其中，AUl、AU2...Δ Un分別為對應(yīng)Boost電路輸出和輸入的最小電壓差。當(dāng)存在某一路光伏輸入支路對應(yīng)的Boost電路不升壓走旁路時，該路光伏輸入支路的電壓給定為Upvref 1+Δ Ul、Upvref2+AU2、...、Upvrefn + Δ Un、Ubusmin中的最大值，控制使母線電壓給定Ubusref為該路光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定，可實現(xiàn)由逆變電路實現(xiàn)該路光伏輸入支路的MPPT跟蹤。
[0028]進(jìn)一步的，在本實施例中，以兩路輸入為例，逆變電路采用全橋逆變電路，系統(tǒng)框圖如圖5所示。兩路輸入的光伏逆變系統(tǒng)的電壓給定分別為Upvrefl、Upvref2，二者電壓給定存在以下三種情況，三種情況對應(yīng)的具體實施例分別如下:
實施例一:全部光伏輸入支路的電壓給定均低于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref:
兩路輸入的MPPT跟蹤電壓給定Upvrefl、Upvref2均低于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref，如圖6(a)所示，其中預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref >最小母線電壓給定Ubusmin，此時數(shù)組A= {Upvref 1、Upvref 2 }，數(shù)組B={0，O }，此時不論哪路光伏輸入支路為電壓給定最大值Upvrefmax，對應(yīng)的光伏輸入支路B[2]中的值均為0，即兩路光伏輸入支路均由Boost電路實現(xiàn)MPPT跟蹤。
[0029]實施例二:有且僅有某一光伏輸入支路的電壓給定高于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref: 其一光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定Upvrefl大于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref (同樣預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref 2最小母線電壓給定Ubusmin)，另一光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定Upvref2低于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref，如圖6(b)所示，此時數(shù)組A={ Upvref 1、Upvref2},數(shù)組B={1,0}，經(jīng)過如上比較交換后，數(shù)組A={ Upvref2、Upvref 1}，數(shù)組B={0，1}，電壓給定最大值Upvrefmax=Upvren，對應(yīng)的光伏輸入支路B[2]=l，不為0，則第一路光伏輸入支路對應(yīng)的Boost電路不升壓實現(xiàn)旁路導(dǎo)通由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤，而第二路光伏輸入支路由Boost電路進(jìn)彳丁MPPT跟足示。
[0030]實施例三，至少有兩路光伏輸入支路的電壓給定高于預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref: 兩路光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定Upvrefl、Upvref2均大于預(yù)設(shè)的電壓參考值
Uref (同樣預(yù)設(shè)的電壓參考值Uref >最小母線電壓給定Ubusmin)，如圖6(c)所示，此時數(shù)組A= { UpvrefUUpvref2}，數(shù)組B={1,2}，假定UpvrefI>Upvref2，經(jīng)過如上比較交換后，數(shù)組A= { Upvref2、Upvref I},數(shù)組B={2，I}，電壓給定最大值Upvrefmax=Upvref I，對應(yīng)的光伏輸入支路B[2]=l，不為0，則第一路光伏輸入支路對應(yīng)的Boost電路不升壓實現(xiàn)旁路導(dǎo)通由后級逆變電路進(jìn)行MPPT跟蹤，而第二路光伏輸入支路仍由Boost電路進(jìn)行MPPT跟蹤；
如上分析可知，本實施例中的多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，對每一光伏輸入支路進(jìn)行獨立的MPPT跟蹤，實現(xiàn)效率最大化，適用兩路輸入支路光伏逆變系統(tǒng)的不同情況。對于支路多于兩路的系統(tǒng)，其電壓給定也可分為以上三種情況，通過以上對兩路輸入支路光伏逆變系統(tǒng)不同情況的說明，可以清楚的理解多路輸入光伏逆變系統(tǒng)控制方法。
[0031]以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，提供一多路輸入光伏逆變系統(tǒng)，該多路輸入光伏逆變系統(tǒng)包括:η路光伏輸入支路以及一逆變電路;所述光伏輸入支路包括依次相連的光伏板組串以及Boost電路;η路Boost電路輸出端同極性并聯(lián)，并連接至所述逆變電路的直流輸入端，所述逆變電路的交流輸出端連接至負(fù)載或電網(wǎng)；所述獨立MPPT跟蹤方法按照如下步驟實現(xiàn): 步驟SI:獲取每路光伏輸入支路的MPPT跟蹤電壓給定值Upvref 1、Upvref2至Upvrefn中的電壓給定最大值Upvrefmax，其中，n為大于I的整數(shù)； 步驟S2:判斷所述電壓給定最大值Upvrefmax是否大于預(yù)設(shè)電壓參考值Uref，若否，貝Ij控制每路Boost電路進(jìn)行升壓，對光伏輸入支路進(jìn)行MPPT跟蹤；否則，則控制所述電壓給定最大值Upvrefmax對應(yīng)的光伏輸入支路的Boost電路不進(jìn)行升壓，并控制所述逆變電路對該光伏輸入支路MPPT跟蹤，除該光伏輸入支路外，控制每路Boost電路進(jìn)行升壓，對光伏輸入支路進(jìn)行MPPT跟蹤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，所述步驟SI包括如下步驟: 步驟 Sll:建立數(shù)組 Α={ Α[1]，Α[2]，...，A[n] }，數(shù)組 B={ B[1]，B[2]，...Β[η]}，令A(yù)[I]=Upvrefl，A[2]=Upvref2，...，A[n]=Upvrefn; 步驟S12:依次判斷A[l]至A[n]與所述預(yù)設(shè)電壓參考值Uref的大小，且當(dāng)A[i]_ Uref <O 時，令 B[i] =0;當(dāng) A[i]_ Uref>0，令 B[i] =i ； 步驟S13:從A[l]開始，逐個比較所述數(shù)組A中A[i]與A[i + 1]的大?。蝗鬉[i]>A[i+l]，則交換A[i]和A[i+1]，且同時交換B[i]與B[i+1];否則，保持A[i]與A[i+1]，且B[i]與B[i+I]不變，直到完成A[n-1]與A[n]的比較，并將A[n]對應(yīng)的值作為電壓給定最大值Upvrefmaxο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述控制每路Boost電路進(jìn)行升壓，對光伏輸入支路進(jìn)行MPPT跟蹤按照如下方式實現(xiàn):將光伏板組串的輸入光伏輸入電壓Upv以及光伏輸入電流Ipv，輸入至一MPPT控制單元產(chǎn)生電壓給定值Upvref;將所述電壓給定值Upvref與所述光伏輸入電壓Upv相減，經(jīng)第一控制器調(diào)節(jié)輸出第一電流參考值Ipvr，并將該第一電流參考值Ipvr與所述光伏輸入電流Ipv相減，所得差值輸入至一第二控制器;所述第二控制器輸出占空比至第一PWM發(fā)生器，產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動對應(yīng)的Boost電路進(jìn)行升壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，所述逆變電路用于控制所述逆變電路的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，所述逆變電路控制所述逆變電路的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相按照如下方式實現(xiàn):將一母線電壓給定值Ubusref與當(dāng)前母線電壓Ubus相減，并將差值傳輸至一第三控制器，輸出第二電流參考值Ibusr;將該第二電流參考值Ibusr與電網(wǎng)相位相乘后產(chǎn)生并網(wǎng)電流參考值Ir;將該并網(wǎng)電流參考值Ir與實際電網(wǎng)電流Ig相減后，經(jīng)一第四控制器以及一第二 PffM發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號驅(qū)動所述逆變電路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，所述母線電壓給定值Ubusref取Upvref 1+Δ Ul、Upvref2+AU2、...、Upvrefn + ΔUn、Ubusmin中的最大值，其中，AUl、AU2，...，Δ Un分別對應(yīng)為每路Boost電路輸出與輸入的最小電壓差。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多路輸入光伏逆變系統(tǒng)的獨立MPPT跟蹤方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)電壓參考值Uref不小于所述逆變電路的最小母線電壓Ubusmin。
【文檔編號】H02J3/38GK105871324SQ201610217697
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】張發(fā)展, 張蓬勃, 曾立釗, 宋輝淇
【申請人】廈門科華恒盛股份有限公司