一種光伏逆變器及其最大功率點(diǎn)跟蹤方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏逆變器及其最大功率點(diǎn)跟蹤方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。一般由升壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽(yáng)電池的直流電壓升壓到光伏逆變器輸出控制所需的直流電壓。逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價(jià)地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。
[0003]光伏電池的輸出功率特性具有很強(qiáng)的非線性，其最大輸出功率及最大輸出功率點(diǎn)電壓與電流隨著溫度、光照強(qiáng)度、光照的不均衡度等因素變化。只有采用有效的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT，Maximum Power Point Tracking)算法，才能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)光伏電池組件電能的利用率。
[0004]當(dāng)溫度增加時(shí)，太陽(yáng)能光伏電池的開(kāi)路電壓下降，短路電流稍有增加，最大輸出功率減小；當(dāng)日照強(qiáng)度增加時(shí)，太陽(yáng)能光伏電池的開(kāi)路電壓變化不大，短路電流增加，最大輸出功率增加。在一定的溫度和日照強(qiáng)度下，太陽(yáng)能光伏電池具有唯一的最大功率點(diǎn)，當(dāng)太陽(yáng)能電池工作在該點(diǎn)時(shí)，能輸出當(dāng)前溫度和日照條件下的最大功率。
[0005]在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，通常要求太陽(yáng)能光伏電池的輸出功率始終最大，即系統(tǒng)要能跟蹤太陽(yáng)光伏電池輸出的最大功率，必須在太陽(yáng)光伏電池和負(fù)載之間加入阻抗變換器，調(diào)節(jié)太陽(yáng)能光伏電池的負(fù)載阻抗，進(jìn)而改變工作電壓，使改變后的等效輸入阻抗與太陽(yáng)能光伏電池輸出阻抗相匹配，從而使太陽(yáng)能光伏電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽(yáng)能光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0006]目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的方法有很多，例如定電壓法、擾動(dòng)觀察法、增量電導(dǎo)法、短路電流法等等，但是這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。
[0007]然而，當(dāng)光伏逆變器在多云天氣等光照變化大的環(huán)境下，采用上述方法進(jìn)行MPPT時(shí)，現(xiàn)有的MPPT算法容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，從而使光伏逆變器無(wú)法工作在最大功率點(diǎn)處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N光伏逆變器及其最大功率點(diǎn)跟蹤方法和裝置，解決了光伏逆變器工作在光照變化大等環(huán)境下，最大功率點(diǎn)跟蹤產(chǎn)生錯(cuò)誤，使得光伏逆變器無(wú)法工作在最大功率點(diǎn)處的問(wèn)題。
[0009]根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光伏逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤方法，包括:
[0010]檢測(cè)當(dāng)前的直流電壓和直流電流；
[0011]根據(jù)所述直流電壓和直流電流計(jì)算當(dāng)前直流電壓U(K)與上一次直流電壓U(K-1)的差值，得到當(dāng)前直流電壓的變化du(K);以及計(jì)算當(dāng)前直流電流I (K)與上一次直流電流I(K-1)的差值，得到當(dāng)前直流電流的變化dl (K);
[0012]判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為0，以保持給定電壓不變;如果否，則按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)，將下一次給定電壓設(shè)置為當(dāng)前給定電壓與計(jì)算得到的新的擾動(dòng)步長(zhǎng)的和。
[0013]在一實(shí)施例中，所述方法還包括根據(jù)所述直流電壓和直流電流計(jì)算當(dāng)前工作功率dP(K)與前一次工作功率dP(K-l)之差，得到當(dāng)前工作功率的變化dP(K);
[0014]在判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同之前，還包括:判斷是否dU(K)小于第一預(yù)設(shè)值，并且dP(K)小于第二預(yù)設(shè)值，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為0，以保持給定電壓不變;如果否，則進(jìn)一步判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同。
[0015]優(yōu)選的，在判斷到dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)不相同后，還包括:判斷當(dāng)前直流電流的變化dl (K)與上一次直流電流的變化dl (K-1)的正負(fù)符號(hào)是否相同，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為0，以保持給定電壓不變;如果否，則按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)，將下一次給定電壓設(shè)置為當(dāng)前給定電壓與計(jì)算得到的新的擾動(dòng)步長(zhǎng)的和。
[0016]具體的，按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)時(shí)，采用下面公式:
[0017]AU = k*dP/dU
[0018]其中，AU為擾動(dòng)步長(zhǎng)，k為預(yù)設(shè)的比例參數(shù)。
[0019]具體的，在判斷到dI(K)/dU(K)的值大于O時(shí)，判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)相同；在判斷到dl (K)/dI (K-1)的值大于O時(shí)，判斷dl (K)與dl (K-1))的正負(fù)符號(hào)相同。
[0020]根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光伏逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，包括:
[0021]檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前的直流電壓和直流電流；
[0022]計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述直流電壓和直流電流計(jì)算當(dāng)前直流電壓U(K)與上一次直流電壓U(K-1)的差值，得到當(dāng)前直流電壓的變化dU(K);以及計(jì)算當(dāng)前直流電流I(K)與上一次直流電流I (K-1)的差值，得到當(dāng)前直流電流的變化dl (K);
[0023]處理模塊，用于判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為O，以保持給定電壓不變;如果否，則按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)，將下一次給定電壓設(shè)置為當(dāng)前給定電壓與計(jì)算得到的新的擾動(dòng)步長(zhǎng)的和。
[0024]在一實(shí)施例中，計(jì)算模塊還用于根據(jù)所述直流電壓和直流電流計(jì)算當(dāng)前工作功率dP(K)與前一次工作功率dP(K-l)之差，得到當(dāng)前工作功率的變化dP(K);
[0025]處理模塊還用于在判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同之前，判斷是否dU(K)小于第一預(yù)設(shè)值，并且dP(K)小于第二預(yù)設(shè)值，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為0，以保持給定電壓不變;如果否，則進(jìn)一步判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同。
[0026]優(yōu)選的，處理模塊還用于在判斷到dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)不相同后，進(jìn)一步判斷當(dāng)前直流電流的變化dl (K)與上一次直流電流的變化dl (K-1)的正負(fù)符號(hào)是否相同，如果是，則將當(dāng)前的擾動(dòng)步長(zhǎng)設(shè)為0，以保持給定電壓不變;如果否，則按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)，將下一次給定電壓設(shè)置為當(dāng)前給定電壓與計(jì)算得到的新的擾動(dòng)步長(zhǎng)的和。
[0027]具體的，處理模塊用于按預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算得到新的擾動(dòng)步長(zhǎng)時(shí)，采用下面公式:
[0028]AU = k*dP/dU
[0029]其中，AU為擾動(dòng)步長(zhǎng)，k為預(yù)設(shè)的比例參數(shù)。
[0030]根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)還提供了一種光伏逆變器，該光伏逆變器包括上述任意一種最大功率點(diǎn)跟蹤裝置。
[0031]本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓夥孀兤骷捌渥畲蠊β庶c(diǎn)跟蹤方法和裝置，通過(guò)判斷dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)是否相同，來(lái)判斷功率變化是否為光照變化引起的。當(dāng)判斷到dU(K)與dl(K)的正負(fù)符號(hào)相同時(shí)，即電流變化方向與電壓變化方向相同時(shí)，為光照變化引起的功率變化，此時(shí)設(shè)置擾動(dòng)步長(zhǎng)為0，給定電壓保持不變，等待下次光照穩(wěn)定后再進(jìn)行搜尋。本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓夥孀兤骷捌渥畲蠊β庶c(diǎn)跟蹤方法和裝置中，不論是光照迅速持續(xù)變強(qiáng)，還是緩慢持續(xù)變強(qiáng)，都可以使給定電壓保持不變，不會(huì)使給定電壓偏離最大功率點(diǎn)。光照持續(xù)變?nèi)鯐r(shí)，給定電壓也會(huì)保持不變，不會(huì)出現(xiàn)在最大功率點(diǎn)兩邊來(lái)回晃動(dòng)的情況。等待光照穩(wěn)定后，繼續(xù)進(jìn)行最大功率點(diǎn)搜尋跟蹤。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為以可調(diào)步長(zhǎng)的振動(dòng)觀察法MPPT算法的流程示意圖；
[0033]圖2為光照迅速持續(xù)變強(qiáng)時(shí)，光伏逆變器MPPT算法搜尋點(diǎn)的變化示意圖；
[0034]圖3為光照緩慢持續(xù)變強(qiáng)時(shí)，光伏逆變器MPPT算法搜尋點(diǎn)的變化示意圖；
[0035]圖4為光照持續(xù)變?nèi)鯐r(shí)，光伏逆變器MPPT算法搜尋點(diǎn)的變化示意圖；
[0036]圖5為光伏逆變器電力系統(tǒng)的連接示意圖；
[0037]圖6為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中光伏逆變器的MPPT方法的流程示意圖；
[0038]圖7為光伏電池板的P/V特性曲線和I/V特性曲線；
[0039]圖8為本申請(qǐng)另一種實(shí)施例中光伏逆變器的MPPT方法的流程示意圖；
[0040]圖9為本申請(qǐng)一種實(shí)施例中光伏逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ]首先，下面以可調(diào)步長(zhǎng)的振動(dòng)觀察法MPPT算法為例，來(lái)說(shuō)明在光照變化大的環(huán)境下，光伏逆變器進(jìn)行MPPT時(shí)所存在的問(wèn)題。
[0042]請(qǐng)參考圖1，為以可調(diào)步長(zhǎng)的振動(dòng)觀察法MPPT算法的流程示意圖，其包括下面步驟:
[0043]步驟1.1:檢測(cè)直流電壓U(K)和直流電流I (K)，K表示第K次檢測(cè)。
[0044]步驟1.2:計(jì)算功率？(10、直流電壓變化(11]和功率變化(^。其中，？(10=