專(zhuān)利名稱(chēng)：用于跟蹤光伏模塊的最大功率點(diǎn)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于跟蹤光伏電池或模塊的最大功率點(diǎn)(MPP)的方法和設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種如下的方法和設(shè)備其可以用于在單相光伏應(yīng)用中快速且精確地跟蹤最大功率點(diǎn)而無(wú)需測(cè)量來(lái)自光伏電池或模塊的輸出電流，以及在電池的輻照和溫度迅速變化的環(huán)境中快速且精確地跟蹤最大功率點(diǎn)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在光伏(PV)電池、模塊或陣列的領(lǐng)域中使用最大功率點(diǎn)跟蹤器 (MPPT)，其試圖確保從受輻照的電池提取最大的可用功率。大多數(shù)傳統(tǒng)的MPPT方法傳送PV電壓基準(zhǔn)，該P(yáng)V電壓基準(zhǔn)隨后在有限帶寬比例積分(PI)控制器中用于產(chǎn)生電網(wǎng)側(cè)電流基準(zhǔn)的幅值。通常以i-v或p-v曲線(xiàn)的形式表示光伏電池或模塊的電壓和電流輸出特性，如圖 1所示。在圖ι中，i-v曲線(xiàn)為在i = 1處開(kāi)始并在V = 1處結(jié)束的曲線(xiàn)，而P-V曲線(xiàn)為在電壓ν = Vmpp時(shí)具有最大功率點(diǎn)的曲線(xiàn)。在

圖1中示出了 PV板的最重要的電氣特性。圖1示出了短路電流(Ise)，該短路電流(Isc)為電池可以產(chǎn)生的電流的最大值，并且其是在短路條件(V = 0V)下產(chǎn)生的。開(kāi)路電壓(Vre)對(duì)應(yīng)于在開(kāi)路條件(i = OA)下產(chǎn)生的電壓的最高值。另外，圖1示出了最大功率點(diǎn)(MPP)，該最大功率點(diǎn)(MPP)為PV電池產(chǎn)生最大功率(Pmpp = Vmpp · Impp)的工作點(diǎn)(電壓為Vmpp和電流為Impp)。電壓和電流之間的關(guān)系可以表達(dá)成如下靜態(tài)隱式非線(xiàn)性
權(quán)利要求
1.一種用于跟蹤光伏模塊的最大功率點(diǎn)的方法，所述方法包括 測(cè)量所述光伏模塊的輸出電壓(Vc)，確定連接到所述光伏模塊的逆變器的輸出電壓(e)， 測(cè)量連接到所述光伏模塊的所述逆變器的輸出電流G1)，其特征在于， 使用所測(cè)量出的所述光伏模塊的輸出電壓定義與電容器能量相關(guān)的變量(ζ)， 從所定義的變量(ζ)中提取二次諧波分量(ζ ),使用所定義的變量(ζ)、所測(cè)量出的所述逆變器的輸出電流G1)和所確定的所述逆變器的輸出電壓(e)來(lái)估計(jì)模塊輸出功率(P)的二次諧波分量(ρ )， 將所獲得的二次諧波分量彼此相乘， 從所獲得的乘積(pz )中提取直流分量({pz)DC )，以及通過(guò)在比例積分算法中使用所提取的直流分量來(lái)形成控制信號(hào)(P ；，其中，所述控制信號(hào)用于控制連接到所述光伏模塊的所述逆變器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)(P)的形成包括根據(jù)所述光伏模塊的輸出電壓、所述逆變器的輸出電壓和所述逆變器的輸出電流來(lái)估計(jì)所述模塊的功率的直流分量(t )，使用所估計(jì)出的、所述模塊的功率(P)的直流分量(P )作為前饋信號(hào)并從所述前饋信號(hào)中減去所述比例積分算法的輸出，并且使用所述控制信號(hào)(P)作為電流幅值基準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)(Vref)的形成包括 將所提取的所述直流分量((pz)DC )乘以常數(shù)(β)，以及將所述光伏模塊的輸出電壓(Vc)與所獲得的乘積相加，以產(chǎn)生所述控制信號(hào)(Vref)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)(Vref)的形成包括 獲取所提取的所述直流分量((pz)DC )的符號(hào)，將所述符號(hào)與常數(shù)(β )相乘，以及將所述光伏模塊的輸出電壓(V。)與所獲得的乘積相加，以產(chǎn)生所述控制信號(hào)(Vref)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)(Vref)的形成包括 對(duì)所提取的所述直流分量((pz)DC )求積分，以及將該積分與常數(shù)(β)相乘以產(chǎn)生所述控制信號(hào)(VMf)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述控制信號(hào)(Vref)作為所述逆變器的電壓基準(zhǔn)，以控制所述光伏模塊的輸出電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述控制信號(hào)(Vref)作為比例積分算法的輸入，以獲得用于控制所述光伏模塊的電流幅值的控制信號(hào)(P)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信號(hào)(P)的形成包括 計(jì)算與所述電容器能量相關(guān)的變量的二次諧波分量的平方，從所計(jì)算出的平方中提取直流分量，將所述模塊的功率的二次諧波分量與所述變量(ζ)的二次諧波分量的乘積的直流分量除以所述變量(ζ)的二次諧波的平方的直流分量，以及將所述除法的結(jié)果饋送到比例積分算法，以獲得控制信號(hào)(P)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，與所述電容器能量相關(guān)的變量⑴定義為電容器電壓的平方除以二( z = i )=2
10.一種用于跟蹤光伏模塊的最大功率點(diǎn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括 用于測(cè)量所述光伏模塊的輸出電壓的裝置，用于確定連接到所述光伏模塊的逆變器的輸出電壓(e)的裝置， 用于測(cè)量連接到所述光伏模塊的所述逆變器的輸出電流G1)的裝置，其特征在于， 用于使用所測(cè)量出的所述光伏模塊的輸出電壓定義與電容器能量相關(guān)的變量(ζ)的裝置，用于從所定義的變量(ζ)中提取二次諧波分量(ζ )的裝置，用于使用所定義的變量(ζ)、所測(cè)量出的所述逆變器的輸出電流G1)和所確定的所述逆變器的輸出電壓(e)來(lái)估計(jì)模塊輸出功率(P)的二次諧波分量(ρ )的裝置， 用于將所獲得的二次諧波分量彼此相乘的裝置， 用于從所獲得的乘積(pz ；)中提取直流分量({pz)DC )的裝置，以及用于通過(guò)在光伏算法中使用所提取的直流分量形成用于控制連接到所述光伏模塊的逆變器的控制信號(hào)(P ；vref)的裝置。
11.一種包括權(quán)利要求10所述的設(shè)備的光伏逆變器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于跟蹤光伏模塊的最大功率點(diǎn)的方法和設(shè)備，其中，所述方法包括測(cè)量光伏模塊的輸出電壓(vC)；確定連接到光伏模塊的逆變器的輸出電壓(e)；測(cè)量連接到光伏模塊的逆變器的輸出電流(i1)。該方法還包括使用所測(cè)量出的PV模塊輸出電壓定義與電容器能量相關(guān)的變量(z)；從所定義的變量(z)中提取二次諧波分量使用所定義的變量(z)、所測(cè)量出的逆變器的輸出電流(i1)和所確定的逆變器的輸出電壓(e)來(lái)估計(jì)模塊輸出功率(p)的二次諧波分量將所獲得的諧波分量彼此相乘；從所獲得的乘積提取直流分量以及通過(guò)在PI算法中使用所提取的直流分量來(lái)形成用于控制連接到光伏模塊的逆變器的控制信號(hào)(P；vref)。
文檔編號(hào)G05F1/67GK102411396SQ201110288698
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者圖奧馬斯·普利, 格拉爾多·埃斯科巴爾, 馬蒂·卡爾帕寧 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司