專利名稱：帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏逆變器控制方法。
背景技術(shù)：
新能源中，太陽能以其清潔、無污染，并且取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)越來越得到人們的關(guān)注。如何將當(dāng)前工況下，太陽能電池發(fā)出的最大功率輸送到電網(wǎng)成為降低發(fā)電成本的核心技術(shù)問題之一。傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱MPPT)控制通常采用擾動(dòng)觀察法與電導(dǎo)增量法。常規(guī)算法簡(jiǎn)單可行，能夠根據(jù)太陽能電池板特性有效跟蹤最大功率點(diǎn)。但工程中，因?yàn)樘鞖馔蛔円约皩?shí)際工程中的不可避免的陰影遮擋。光伏電池特性曲線不是常規(guī)的線性曲線，某些情況下電池特性曲線隨陰影呈現(xiàn)非線性變化。采用擾動(dòng)觀察法與電導(dǎo)增量法需要找遍整個(gè)電池特征曲線，耗時(shí)多，如何找到當(dāng)前電池輸出特性曲線的最大功率點(diǎn)，成為光伏電池高效發(fā)電的核心問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)，提供帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器及其工作方法，以達(dá)到能快速搜索最大功率點(diǎn)的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器，其特征在于包括:與太陽能電池板兩輸出端相連的均壓電容、升壓電路、電流和電壓采樣電路、及與電流和電壓采樣電路相連的控制器，所述的控制器包括用于根據(jù)電導(dǎo)增量分區(qū)對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述的升壓電壓電路包括用于儲(chǔ)能的電感、用于電路單向?qū)ǖ亩O管、全控型功率開關(guān)管，所述的控制器與全控型功率開關(guān)管相連以優(yōu)化占空比與方向?qū)崿F(xiàn)最大功率的輸出。本技術(shù)方案針對(duì)光伏電池非線性功率電壓(簡(jiǎn)稱P-V)曲線，增加最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，保證光伏并網(wǎng)逆變器有效搜尋陰影遮擋下的光伏電池的全局最大功率點(diǎn)。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。所述的電感一端與電容一端相連，另一端與功率開關(guān)管的源極及二極管正極相連，功率開關(guān)管的漏極與電容的另一端相連，功率開關(guān)管的柵極與最大功率點(diǎn)跟蹤模塊相連。帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器的工作方法，包括以下步驟:I)將電壓區(qū)間分為多個(gè)子區(qū)間，設(shè)定子區(qū)間的電壓范圍、最低電壓、最高電壓；2)按照電導(dǎo)增量法從最低電壓處開始搜索最大功率點(diǎn)，逐漸增大電壓，若電導(dǎo)增量dp/du為正，則按照電導(dǎo)增量法正常搜索極大功率點(diǎn)；若電導(dǎo)增量dp/du為負(fù)，則由恒壓法初始化下一個(gè)搜索的初始位置，即下一個(gè)子區(qū)間的電壓初始位置，并開始新的搜索；若dp/du為零,記錄功率極大值及對(duì)應(yīng)電壓下的占空比；3)比較功率極大值,獲得當(dāng)前最大輸出功率及對(duì)應(yīng)于最大輸出功率電壓下的占空t匕，優(yōu)化當(dāng)前開關(guān)管的占空比與方向；4)當(dāng)電壓大于最高電壓時(shí)，結(jié)束搜索；5)控制器以對(duì)應(yīng)于最大輸出功率的占空比控制升壓電壓電路的全控型功率開關(guān)管。有益效果:將電壓分為若干個(gè)區(qū)間，搜索過程中，不需要遍歷所有的電壓范圍，減少搜索時(shí)間。搜索簡(jiǎn)單可行，通過模擬果蠅群體的行為，并網(wǎng)逆變器可以快速搜索光伏電池全局的最大功率點(diǎn)。


圖1是光伏電池板等效電路模型；圖2為光伏電池特性曲線；圖3為電導(dǎo)增量法輸出占空比；圖4為升壓電路；圖5為陰影下的一種光伏電池特性曲線；圖6為本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說明書 附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1、4所示，本發(fā)明包括:與太陽能電池板兩輸出端相連的均壓電容C、升壓電路、電流和電壓采樣電路、及與電流和電壓采樣電路相連的控制器，所述的控制器包括用于根據(jù)電導(dǎo)增量分區(qū)對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述的升壓電壓電路包括用于儲(chǔ)能的電感L、用于電路單向?qū)ǖ亩O管D、全控型功率開關(guān)管Q，所述的控制器與全控型功率開關(guān)管相連以優(yōu)化占空比與方向?qū)崿F(xiàn)最大功率的輸出。所述的電感L 一端與電容C 一端相連，另一端與功率開關(guān)管Q的源極及二極管D正極相連，功率開關(guān)管Q的漏極與電容C的另一端相連，功率開關(guān)管Q的柵極與最大功率點(diǎn)跟蹤模塊相連。圖1中，I為光伏電池輸出電流；U為光伏電池輸出電壓；Iph為光生電流；I。為二極管飽和電流；q為電子的電荷量；RS為光伏電池的串聯(lián)電阻；n為二極管特殊因子；k為玻爾茲曼常數(shù)，T為光伏電池溫度；Rsh為光伏電池的并聯(lián)電阻。單塊光伏電池的輸出特性方程如下式:
權(quán)利要求
1.帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器，其特征在于包括:與太陽能電池板兩輸出端相連的均壓電容、升壓電路、電流和電壓采樣電路、及與電流和電壓采樣電路相連的控制器，所述的控制器包括用于根據(jù)電導(dǎo)增量分區(qū)對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述的升壓電壓電路包括用于儲(chǔ)能的電感、用于電路單向?qū)ǖ亩O管、全控型功率開關(guān)管，所述的控制器與全控型功率開關(guān)管相連以優(yōu)化占空比與方向?qū)崿F(xiàn)最大功率的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器，其特征在于:所述的電感一端與電容一端相連，另一端與功率開關(guān)管的源極及二極管正極相連，功率開關(guān)管的漏極與電容的另一端相連，功率開關(guān)管的柵極與最大功率點(diǎn)跟蹤模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器的工作方法，其特征在于它包括以下步驟: 1)將電壓區(qū)間分為多個(gè)子區(qū)間，設(shè)定子區(qū)間的電壓范圍、最低電壓、最高電壓； 2)按照電導(dǎo)增量法從最低電壓處開始搜索最大功率點(diǎn)，逐漸增大電壓，若電導(dǎo)增量dp/du為正，則按照電導(dǎo)增量法正常搜索極大功率點(diǎn)；若電導(dǎo)增量dp/du為負(fù)，則由恒壓法初始化下一個(gè)搜索的初始位置，即下一個(gè)子區(qū)間的電壓初始位置，并開始新的搜索；若dp/du為零，記錄功率極大值及對(duì)應(yīng)電壓下的占空比； 3)當(dāng)電壓大于最高電壓時(shí)，結(jié)束搜索； 4)比較功率極大值,獲得當(dāng)前最大輸出功率及對(duì)應(yīng)于最大輸出功率電壓下的占空比； 5)控制器以對(duì)應(yīng)于最大輸出功率的占空比控制升壓電壓電路的全控型功率開關(guān)管。
全文摘要
帶最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的光伏逆變器及其工作方法，涉及光伏逆變器控制方法。傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制通常采用擾動(dòng)觀察法與電導(dǎo)增量法，但光伏電池特性曲線不是常規(guī)的線性曲線，需要找遍整個(gè)電池特征曲線才能獲得最大功率點(diǎn)，耗時(shí)多。本發(fā)明特征在于包括與太陽能電池板兩輸出端相連的均壓電容、升壓電路、電流和電壓采樣電路、及與電流和電壓采樣電路相連的控制器，所述的控制器包括用于根據(jù)電導(dǎo)增量分區(qū)對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述的升壓電壓電路包括電感、二極管、全控型功率開關(guān)管，所述的控制器與全控型功率開關(guān)管相連。本技術(shù)方案將電壓分為若干個(gè)區(qū)間，搜索過程中不需要遍歷所有的電壓范圍，減少搜索時(shí)間。
文檔編號(hào)G05F1/67GK103207639SQ20131012403
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者閔武志, 劉棟良, 卞松江, 束林 申請(qǐng)人:臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司, 浙江臥龍新能源有限公司