專利名稱：光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤基于溫度變化的控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法及裝置。它屬于一種基于太陽能光伏系統(tǒng)溫度變化時MPPT的控制方法及裝置。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電陣列的輸出電壓電流曲線具有非線性的特性。光伏發(fā)電陣列可以工作在不同的輸出電壓，但只有輸出在某一電壓值時，光伏系統(tǒng)的輸出功率才能達到最大功率點。目前國內(nèi)外已提出擾動觀察法，電導增量法，自適應法等多種最大功率點跟蹤 (MPPT)的控制方法。由于MPPT主要受日光照度及環(huán)境溫度的影響，但上述諸控制方法多考慮日光照度為主要變量因素，而忽略了環(huán)境溫度對MPPT的制約。因此，在外部環(huán)境溫度變化緩慢時上述諸方法行之有效，但外部環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時，尤其是在草原、沙漠和偏遠山區(qū)，上述各種控制方法追蹤速度變慢且整體輸出效率低。難以快速搜索到新MPPT，從而造成能量損失并可能出現(xiàn)誤控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有控制方法存在著追蹤速度慢、無溫度跟蹤和整體輸出效率低的技術問題，提供一種基于溫度變化控制光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤和整體輸出效率高的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤基于溫度變化的控制方法及裝置。本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤 (MPPT)基于溫度變化的控制方法，其根據(jù)下列公式，計算出光伏發(fā)電陣列基于溫度變化的功率電壓曲線上的電壓增量即電壓搜索步長AUpv(t，ΔΤ)，通過控制該陣列功率電壓曲線上的電壓增量即電壓搜索步長AUpv(t，ΔΤ)，動態(tài)尋找陣列功率電壓運行曲線上的與溫度變化相關的實時功率計算值AP(t，ΔΤ)，若無溫度變化，ΔΤ = 0，則電壓搜索步長AUpv(t， ΔΤ)，實時功率計算值AP(t，ΔΤ)即為脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路和升降壓斬波電路上的控制量，按傳統(tǒng)方法控制；若溫度變化，及時動態(tài)調(diào)整電壓搜索步長Διιρνα+1，ΔΤ)，使之跳躍至所處溫度的功率電壓運行曲線上，尋找與該溫度變化相關的實時功率計算值Δρα， Δ Τ)，從而實現(xiàn)對光伏發(fā)電陣列最大功率點跟蹤(MPPT)的控制；所述公式為Au0(t, ΔΤ) =KAupv(t-l, Δ Τ) (1-a Δ Τ) (1+b Δ Τ) (1)公式⑴中，Au0(t, Δ Τ)是t時刻光伏陣列與溫度增量Δ T相關的實時采集計算的等效開路電壓的增量，K是升降壓斬波電路占空比調(diào)整系數(shù)，Aupv(t-1, ΔΤ)是前一時刻的實時采集計算的光伏陣列與溫度增量Δ T相關的等效直流電壓增量，ΔΤ是t-Ι到t時刻的溫度增量，a、b為溫度變化系數(shù)a = 0. 0025/°C,b = 0. 5/°C ；AIsc(t, ΔΤ) = AIsc(t-l) (l+aAT)(2)公式⑵中，AIs。(t，Δ Τ)是t時刻光伏陣列與溫度增量Δ T相關的實時采集計算的等效短路電流增量，ΔΙ3。α-1，ΔΤ)是前一時刻與溫度增量ΔΤ相關的實時采集計算
4的光伏陣列等效短路電流增量
權利要求
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法，其特征是根據(jù)下列公式，計算出光伏發(fā)電陣列基于溫度變化的功率電壓曲線上的電壓增量即電壓搜索步長AUpv(t，ΔΤ)，通過控制該陣列功率電壓曲線上的電壓增量即電壓搜索步長AUpv(t， ΔΤ)，動態(tài)尋找陣列功率電壓運行曲線上的與溫度變化相關的實時功率計算值AP(t， ΔΤ)，若無溫度變化，ΔΤ = 0，則電壓搜索步長AUpv(t，ΔΤ)，實時功率計算值AP(t，Δ Τ) 即為脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路和升降壓斬波電路上的控制量，按傳統(tǒng)方法控制；若溫度變化，及時動態(tài)調(diào)整電壓搜索步長AUpv(t+l，ΔΤ)，使之跳躍至所處溫度的功率電壓運行曲線上，尋找與該溫度變化相關的實時功率計算值AP(t，Δ Τ)，從而實現(xiàn)對光伏發(fā)電陣列最大功率點跟蹤(MPPT)的控制；所述公式為Au0(t, Δ Τ) = KAupv (t-1，ΔΤ) (1-aAT) (1+bAT) (1)公式⑴中，AU(l(t，Δ Τ)是t時刻光伏陣列與溫度增量Δ T相關的實時采集計算的等效開路電壓的增量，K是升降壓斬波電路占空比調(diào)整系數(shù)，Aupv(t-1, ΔΤ)是前一時刻的實時采集計算的光伏陣列與溫度增量Δ T相關的等效直流電壓增量，ΔΤ是t-Ι到t時刻的溫度增量，a、b為溫度變化系數(shù)a = 0. 0025/°C,b = 0. 5/C ；AIsc(t, ΔΤ) = AIsc(t-l) (l+aAT)(2)公式(2)中，AIs。(t，ΔΤ)是t時刻光伏陣列與溫度增量ΔΤ相關的實時采集計算的等效短路電流增量，AIs。(t_l，ΔΤ)是前一時刻與溫度增量ΔΤ相關的實時采集計算的光伏陣列等效短路電流增量；ΑΤ , 、 ΑΤ , 、’’ 「 ΓAUpv(t-1, ΔΓ))AIpv(t, Ar)=AIsc(t，AT)<1- exp--1 > (3)I AUo (t-1, ΔΓ) JvV. I—公式(3)中，ΔΙρνα，ΔΤ)是t時刻光伏陣列發(fā)出的與溫度增量ΔΤ相關的等效直流電流增量，AU(l(t-l，ΔΤ)是t-1時刻光伏陣列與溫度增量ΔΤ相關的實時采集計算的等效開路電壓的增量，Aupv(t, ΔΤ) = AIpv(t，Δ Τ) Zth (t, ΔΤ) (4)公式(4)中，AUpv(t，ΔΤ)是t時刻光伏陣列發(fā)出的與溫度增量ΔΤ相關的等效直流電壓增量，Zth(t，Δ Τ)是t時刻X，Y兩點至電力系統(tǒng)側的與溫度增量Δ T相關的等效戴維南阻抗；AP(t，ΔΤ) = Aupv(t, ΔΤ) AIpv(t，Δ Τ) (5)公式(5)中，AP(t，ΔΤ)是t時刻光伏陣列的與溫度增量ΔΤ相關的實時功率計算值。
2.一種實現(xiàn)權利要求1所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法的裝置，其特征是它包括實時環(huán)境溫度檢測信息輔助電路1、主控制電路2、動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動電路4、直流電流電壓檢測電路5、直流檢測及濾波電路6、直流/直流升降壓斬波電路7和動態(tài)控制變量比較電路8 ；實時環(huán)境溫度檢測信息輔助電路1與主控制電路2和動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路 3連接，將檢測到的環(huán)境溫度信息實時傳送給主控制電路2和動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3 ；主控制電路2與動態(tài)控制變量比較電路8、動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、直流電流電壓檢測及濾波電路6、PWM驅(qū)動電路4、實時環(huán)境溫度檢測信息輔助電路 1和逆變并網(wǎng)裝置連接，以根據(jù)實時環(huán)境溫度檢測信息輔助電路1傳送的環(huán)境溫度信息，實時觀察環(huán)境溫度信息尋找最佳功率電壓運行曲線并搜索最優(yōu)動態(tài)MPPT電壓搜索步長，實時形成動態(tài)功率電壓運行曲線，將其結果反饋給動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3和直流電流電壓檢測及濾波電路6，當溫度變化值Δ T為零時，向PWM驅(qū)動電路4發(fā)出觸發(fā)信號；動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3與主控制電路2相連，將實時計算與溫度有關的等效直流電壓upv(t，Δ Τ)、等效直流電流Ipv (t，Δ Τ)和等效直流功率P(t，ΔΤ)，以確定此時是否需要對權利要求1中的公式(1)和公式(2)進行調(diào)整，并與主控制電路2交換信息；動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3還與動態(tài)控制變量比較電路8相連，以當aAT 和bAT不為零時，向動態(tài)控制變量比較電路8輸出等效直流電壓upv(t，Δ Τ)和等效直流功率P(t，ΔΤ)并與主控制電路2輸出的與溫度無關的等效直流電壓Upv(t)和與溫度無關的等效直流功率P(t)進行比較，并輸出與溫度有關的等效直流電壓增量Διιρνα，Δ Τ)和與溫度有關的等效直流功率增量ΔΡα，ΔΤ)，即為PWM驅(qū)動電路4和直流/直流升降壓斬波電路7的控制量；PWM驅(qū)動電路4與動態(tài)控制變量比較電路8、直流/直流升降壓斬波電路 7和主控制電路2相連接，實時接收動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3和主控制電路 2的操作信息，發(fā)出觸發(fā)脈沖去控制直流/直流升降壓斬波電路7中的開關；直流電流電壓檢測電路5與動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、直流/直流升降壓斬波電路7和光伏陣列相連接，實時檢測光伏陣列的等效開路電壓UciU)和等效短路電流Is。(t)，并將其送入動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3 ；直流電流電壓檢測及濾波電路6與直流/直流升降壓斬波電路7、主控制電路2和逆變并網(wǎng)裝置相連接，根據(jù)并網(wǎng)逆變的要求實時檢測電流電壓值，并根據(jù)諧波的標準要求濾掉諧波；直流/直流升降壓斬波電路7與PWM驅(qū)動電路 4和直流電流電壓檢測及濾波電路6相連接，動態(tài)的將光伏陣列輸出電壓轉(zhuǎn)化成并網(wǎng)逆變前需要的直流電流電壓；動態(tài)控制變量比較電路8與動態(tài)電壓搜索步長MPPT輔助控制電路 3、PWM驅(qū)動電路4和主控制電路2相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法及裝置。主要是解決現(xiàn)有控制方法存在著無溫度跟蹤和整體輸出效率低的技術問題。本發(fā)明的技術方案是光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤基于溫度變化的控制方法，其根據(jù)公式，計算出光伏發(fā)電陣列基于溫度變化的功率電壓曲線上的電壓增量即電壓搜索步長Δupv(t，ΔT)，通過控制該電壓增量，動態(tài)尋找與溫度變化相關的實時功率計算值ΔP(t，ΔT)，若無溫度變化，按傳統(tǒng)方法控制；若溫度變化，及時動態(tài)調(diào)整電壓搜索步長，尋找與該溫度變化相關的實時功率計算值ΔP(t，ΔT)，實現(xiàn)對光伏發(fā)電陣列最大功率點跟蹤的控制。該裝置包括實時環(huán)境溫度檢測信息輔助電路1和主控制電路2等電路。
文檔編號H02N6/00GK102354110SQ201110184998
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權日2011年6月30日
發(fā)明者劉麗娟, 孫雁卿, 張曉巍, 朱蓬帥, 李剛菊, 李彥昌, 楊文元, 王世杰, 范莉平, 謝蘭, 趙永強, 鄭德化, 郝建紅, 韓亞楠 申請人:山西合創(chuàng)電力科技有限公司