[發明專利]基于導納最優法的光伏并網逆變器MPPT系統

無效

• 申請號: 201010106853.5
• 申請日: 2010-02-08
• 公開（公告）號: CN102148507A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 張海波;孫邦伍
• 申請（專利權）人: 南京冠亞電源設備有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02N6/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

一、技術領域

本發明屬于光伏并網系統，具體而言是基于導納最優法的光伏并網逆變器MPPT系統。

二、背景技術

光伏并網系統的穩定性、成本、效率等很大部分取決于光伏并網逆變電源。電源的品質如對電網污染嚴重、波形畸變等決定電網是否可以接受。因為太陽能光伏組件的效率很低(國內、外的效率都是15％左右)，而且材料成本較高，這是光伏發電不能像太陽能熱水器一樣普及的根本原因。舉一例子：一個家庭的負載容量是2KW，而目前的太陽能光伏組件的價格大約是15元人民幣/瓦，這樣就是太陽能光伏組件一項就需要3萬元人民幣，這個價格對于大多數的家庭來說是很高的，所以就需要能讓太陽能光伏組件在同樣的日照和溫度下盡可能多的輸出電能，從而節約太陽能光伏系統的成本，這樣在理論和實踐上就提出了最大功率點跟蹤(MPPT-Max?Power?PointerTracking)的問題。光伏電池板提升效率的空間和可能性目前尚屬于未知數，但是通過技術創新可以實現光伏并網系統向高效低成本方向發展，如利用導納最優方法提升MPPT跟蹤效果，可以比目前太陽能利用系統利用效率提高20％左右。所以，一款高效低成本的光伏并網系統示范工程能極大推動光伏并網發電事業的發展。

由于太陽能光伏組件U-I的強烈的非線性和受溫度的影響很大，這樣就使得最大功率點跟蹤(MPPT)的實現變的非常復雜，而目前日本、美國和歐洲主要采用的方法是電導增量法(Incremental?Conductance?Algorithms)，這種方法實現的最大優點是當太陽電池上的照度發生變化時，其輸出端電壓能以平穩的方式跟隨其變化，電壓晃動相對擾動法較小，像德國殼牌公司，日本的京瓷公司就是采用的這種方法實現的，但它明顯的不足就是算法非常的復雜，在跟蹤的過程中需要花費相當多的時間去執行A/D轉換，這對微處理器在控制上會造成相當大的困難。國內主要采用的是擾動觀察法P&O(Perturb&Observe?Algorithms)，此法最大的特點在于模塊化控制回路，跟蹤法則簡明，容易實現，缺點是只能在最大功率點附近震蕩運行，導致部分功率損失，初始值及跟蹤步長的給定對跟蹤精度和速度有較大的影響，有時會發生程序運行的失序(“誤判”)現象。國內的單位像合肥工業大學能源研究所等多采用這種方式實現。

由于太陽能光伏組件U-I強烈的非線性和受溫度的影響很大，這樣就使得實現MPPT變得非常復雜，而目前日本、美國和歐洲主要采用電導增量法(IncrementalConductance?Algorithms)，國內主要采用的是擾動觀察法P&O(Perturb&ObserveAlgorithms)、其它還采用干擾觀測法、模糊邏輯控制和最優梯度法、“上山法(一階差分法)”等，但是上述方法在控制精度、穩定性和運算難度方面均有不足，在實際運用中，要么對硬件要求高，要么出現程序失序現象，不能保證MPPT系統的正常運行。

三、發明內容

為了解決現有技術中出現的問題，本發明提出一種技術方案：

本發明創造結合電導增量法和模糊控制法的優點，研發了基于導納最優法的光伏并網逆變器MPPT系統，建立模糊化的傳遞函數和反模糊化判決。通過光伏陣列P-U曲線求出光伏陣列Pmax，快速跟隨電壓電平變化，不要求很復雜化的算法，能夠快速追蹤太陽能電池最大功率，并可以很好地適應各種場合對光伏系統MPPT控制的要求，試驗證明此方法，較電導增量法具有更好的兼容不同系統和快速等效果。

本發明的有益效果：

經過大量的實驗與測試，顯示其實時性和動態性能非常好，而且跟蹤穩定，不會出現誤判現象，跟蹤精度高達99％。

四、附圖說明

圖1是本發明的光伏陣列伏安特性及MPPT尋優曲線。

圖2是本發明的高效低成本并網技術路線圖。

圖3是本發明的并網逆變原理圖。

圖4是本發明的光伏并網電源系統組織框圖。

圖5是本發明的并網逆變智能控制圖。

圖6是本發明的光伏并網系統控制用參考電流提取算法。

圖7是本發明的交替型Boost功率因數校正電路。

圖8是本發明的交替型Boost功率因數校正電路的四個工作狀態。

五、具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明創造作進一步說明：