專利名稱：光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤的阻抗匹配控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的算法中乘、除法稍多。但是總的程序運(yùn)算量不大，程序也不復(fù) 雜，從成本效益角度是可取的。特別是數(shù)字運(yùn)算器件性能日漸上升，成本逐漸下降，已 經(jīng)和模擬器件相差無幾，本方法更具優(yōu)越性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 在本光伏發(fā)電系統(tǒng)中，信號處理單元是實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的核心部分。圖l 是光伏發(fā)電系統(tǒng)的各功能單元的連接圖，圖2是具體實(shí)施方式
1的信號處理單元的處理流 程圖，圖3是具體實(shí)施方式
2的信號處理單元的流程示意圖。 在圖2和圖3中，Dl、 D2是差分器；D3、 D4是除法器；A是加法器；D5是 調(diào)節(jié)器；Avk是電壓信號V的差分值；Aik是電流信號I的差分值；V是電壓檢測器的檢測信號；I是電流檢測器的檢測信號U是信號處理單元輸出的信號，在圖2中的U是開關(guān) 量信號；圖3中的U是模擬量信號。
具體實(shí)施方式
1 按照圖1的系統(tǒng)連接，信號處理單元(SP)采用數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)如圖2。在光伏電 池(PV)與功率變換器(PC)之間連接電壓檢測器(Sv)和電流檢測器(Si)，電壓檢測器(Sv) 檢測到的電壓信號(V)和電流檢測器(Si)檢測到的電流信號(I)送入信號處理單元(SP)， 信號處理單元(SP)計(jì)算并產(chǎn)生控制信號(U)送入功率變換器實(shí)現(xiàn)對功率變換器的控制，完 成使光伏電池處于最大功率輸出狀態(tài)的目的。 信號處理單元(SP)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，使用軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)差分器 (Dl)、 (D2)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)除法器(D3)、 (D4)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的加法器(A)， 以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的調(diào)節(jié)器(D5)和以軟件程序控制實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)。信號處 理單元實(shí)現(xiàn)如下步驟使用信號處理單元(SP)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)對檢測到的光伏電 池電壓信號(V)和電流信號(I)完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，使用差分器(Dl)對轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量的光伏電池電壓信號(Vk)做差分運(yùn)算，同時(shí)使用另一個(gè)差分器(D2)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 的光伏電池輸出的電流信號(Ik)做差分運(yùn)算，使用除法器(D3)將電壓差分后的信號(A Vk) 除以電流差分后的信號(Aik)，使用除法器(D4)將由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓信 號(Vk)除以由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流信號(Ik)，用加法器(A)將除法器(D3)得 到的信號和除法器(D4)得到的信號相加，以上信號處理運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的算式是 ^=7 + ^^ 加法器(A)的相加結(jié)果(ek)經(jīng)過調(diào)節(jié)器(D5)得到的控制信號由數(shù)字脈沖調(diào)制器 (PWM)發(fā)出開關(guān)量控制信號(U)控制功率變換器(PC)實(shí)現(xiàn)對光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤目 的。
具體實(shí)施方式
2 按照圖1的系統(tǒng)連接，信號處理單元(SP)采用數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)如圖3。在光伏電 池(PV)與功率變換器(PC)之間連接電壓檢測器(Sv)和電流檢測器(Si)，電壓檢測器(Sv) 檢測到的電壓信號(V)和電流檢測器(Si)檢測到的電流信號(I)送入信號處理單元(SP)， 信號處理單元(SP)計(jì)算并產(chǎn)生控制信號(U)送入功率變換器實(shí)現(xiàn)對功率變換器的控制，完 成使光伏電池處于最大功率輸出狀態(tài)的目的。 信號處理單元(SP)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)，使用軟件程序?qū)?現(xiàn)的兩個(gè)差分器(D1)、 (D2)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)除法器(D3)、 (D4)，以軟件程序?qū)?現(xiàn)的加法器(A)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的調(diào)節(jié)器(D5)。信號處理單元實(shí)現(xiàn)如下步驟使用信 號處理單元(SP)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)對檢測到的光伏電池電壓信號(V)和電流信號(I) 完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，使用差分器(Dl)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池電壓信號(Vk) 做差分運(yùn)算，同時(shí)使用另一個(gè)差分器(D2)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池輸出的電流信號(Ik) 做差分運(yùn)算，使用除法器(D3)將電壓差分后的信號(Avk)除以電流差分后的信號(Aik)， 使用除法器(D4)將由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓信號(Vk)除以由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流信號(Ik)，用加法器(A)將除法器(D3)得到的信號和除法器(D4)得到的信 號相加，以上信號處理運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的算式是
<formula>formula see original document page 5</formula>
加法器(A)的相加結(jié)果(ek)經(jīng)過調(diào)節(jié)器(D5)得到的控制信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A) 轉(zhuǎn)換成模擬信號(U)控制功率變換器(PC)實(shí)現(xiàn)對光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤目的。
權(quán)利要求
一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking簡稱MPPT)的阻抗匹配控制方法(impedance matching control method簡稱IMC)，其特征是在光伏電池(PV)與功率變換器(PC)之間連接電壓檢測器(Sv)和電流檢測器(Si)，電壓檢測器(Sv)檢測到的電壓信號V和電流檢測器(Si)檢測到的電流信號I送入信號處理單元(SP)，信號處理單元(SP)對檢測的電壓信號和電流信號做差分計(jì)算并產(chǎn)生控制信號U送入功率變換器(PC)實(shí)現(xiàn)對功率變換器的控制，實(shí)現(xiàn)使光伏電池(PV)處于最大功率輸出狀態(tài)的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征還在于所具有的信號處理單元(SP)包含模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(A/D)，使用軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)差分器(D1)、 (D2)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)除法器 (D3)、 (D4)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的加法器(A)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的調(diào)節(jié)器(D5)和以軟件程 序控制實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)，信號處理單元實(shí)現(xiàn)如下步驟使用信號處理單元 (SP)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)對檢測到的光伏電池電壓信號(V)和電流信號(I)完成模擬量到 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，使用差分器(Dl)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池電壓信號(Vk)做差分運(yùn)算， 同時(shí)使用另 一個(gè)差分器(D2)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池輸出的電流信號(Ik)做差分運(yùn)算， 使用除法器(D3)將電壓的差分后的信號(Avk)除以電流差分后的信號(Aik)，使用除法器(D4)將由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓信號(Vk)除以由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字 電流信號(Ik)，用加法器(A)將除法器(D3)得到的信號和除法器(D4)得到的信號相加，以 上信號處理運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的算式是<formula>formula see original document page 2</formula>加法器(A)的相加結(jié)果(ek)經(jīng)過調(diào)節(jié)器(D5)得到的控制信號由數(shù)字脈沖調(diào)制器(PWM) 發(fā)出開關(guān)量控制信號(U)控制功率變換器(PC)實(shí)現(xiàn)對光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征還在于所具有的信號處理單元(SP)包含模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(A/D)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)，使用軟件程序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)差分器(D1)、 (D2)，以軟件程 序?qū)崿F(xiàn)的兩個(gè)除法器(D3)、 (D4)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的加法器(A)，以軟件程序?qū)崿F(xiàn)的調(diào)節(jié) 器(D5)，信號處理單元實(shí)現(xiàn)如下步驟使用信號處理單元(SP)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)對 檢測到的光伏電池電壓信號(V)和電流信號(I)完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，使用差分器 (Dl)對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池電壓信號(Vk)做差分運(yùn)算，同時(shí)使用另一個(gè)差分器(D2) 對轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的光伏電池輸出的電流信號(Ik)做差分運(yùn)算，使用除法器(D3)將電壓的差 分后的信號(A Vk)除以電流差分后的信號(A ik)，使用除法器(D4)將由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓信號(Vk)除以由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字電流信號(Ik)，用加法器(A) 將除法器(D3)得到的信號和除法器(D4)得到的信號相加，以上信號處理運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的算式 是<formula>formula see original document page 2</formula>加法器(A)的相加結(jié)果(ek)經(jīng)過調(diào)節(jié)器(D5)得到的控制信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)轉(zhuǎn)換 成模擬量控制信號(U)控制功率變換器(PC)實(shí)現(xiàn)對光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power PointTracking簡稱MPPT)的阻抗匹配控制方法(Impedance Matching Control簡稱IMC)，其特征是在光伏電池與功率變換器之間連接電壓檢測器和電流檢測器，電壓檢測器檢測到的電壓信號和電流檢測器檢測到的電流信號送入信號處理單元，信號處理單元計(jì)算并產(chǎn)生控制信號送入功率變換器，對功率變換器控制，完成使光伏電池處于最大功率輸出狀態(tài)的目的。由于本方法構(gòu)造簡單，并且總能夠使功率變換器快速跟蹤光伏電池的最大輸出能力，因此有響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)跟蹤性能高的特點(diǎn)。
文檔編號H02N6/00GK101692599SQ200910075670
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者鄭穎楠 申請人:燕山大學(xué)