[發明專利]光伏發電系統最大功率點跟蹤基于溫度變化的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201110184998.1
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102354110A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 孫雁卿;鄭德化;李彥昌;楊文元;王世杰;李剛菊;張曉巍;范莉平;劉麗娟;趙永強;謝蘭;朱蓬帥;郝建紅;韓亞楠
• 申請（專利權）人: 山西合創電力科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;H02N6/00
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

1.一種光伏發電系統最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法，其特征是：根據下列公式，計算出光伏發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Δu_pv(t，ΔT)，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Δu_pv(t，ΔT)，動態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ΔP(t，ΔT)，若無溫度變化，ΔT＝0，則電壓搜索步長Δu_pv(t，ΔT)，實時功率計算值ΔP(t，ΔT)即為脈沖寬度調制(PWM)電路和升降壓斬波電路上的控制量，按傳統方法控制；若溫度變化，及時動態調整電壓搜索步長Δu_pv(t+1，ΔT)，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ΔP(t，ΔT)，從而實現對光伏發電陣列最大功率點跟蹤(MPPT)的控制；所述公式為：

Δu₀(t，ΔT)＝KΔu_pv(t-1，ΔT)(1-aΔT)(1+bΔT)????(1)

公式(1)中，Δu₀(t，ΔT)是t時刻光伏陣列與溫度增量ΔT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整系數，Δu_pv(t-1，ΔT)是前一時刻的實時采集計算的光伏陣列與溫度增量ΔT相關的等效直流電壓增量，ΔT是t-1到t時刻的溫度增量，a、b為溫度變化系數：a＝0.0025/℃，b＝0.5/C；

ΔI_sc(t，ΔT)＝ΔI_sc(t-1)(1+aΔT)?????????(2)

公式(2)中，ΔI_sc(t，ΔT)是t時刻光伏陣列與溫度增量ΔT相關的實時采集計算的等效短路電流增量，ΔI_sc(t-1，ΔT)是前一時刻與溫度增量ΔT相關的實時采集計算的光伏陣列等效短路電流增量；

ΔIpv(t,ΔT)=ΔIsc(t,ΔT){1-[exp(Δupv(t-1,ΔT)Δu0(t-1,ΔT))-1]}---(3)]]>

公式(3)中，ΔI_pv(t，ΔT)是t時刻光伏陣列發出的與溫度增量ΔT相關的等效直流電流增量，Δu₀(t-1，ΔT)是t-1時刻光伏陣列與溫度增量ΔT相關的實時采集計算的等效開路電壓的增量，

Δu_pv(t，ΔT)＝ΔI_pv(t，ΔT)Z_th(t，ΔT)???(4)

公式(4)中，Δu_pv(t，ΔT)是t時刻光伏陣列發出的與溫度增量ΔT相關的等效直流電壓增量，Z_th(t，ΔT)是t時刻X，Y兩點至電力系統側的與溫度增量ΔT相關的等效戴維南阻抗；

ΔP(t，ΔT)＝Δu_pv(t，ΔT)ΔI_pv(t，ΔT)????(5)

公式(5)中，ΔP(t，ΔT)是t時刻光伏陣列的與溫度增量ΔT相關的實時功率計算值。

2.一種實現權利要求1所述的光伏發電系統最大功率點跟蹤(MPPT)基于溫度變化的控制方法的裝置，其特征是：它包括實時環境溫度檢測信息輔助電路1、主控制電路2、動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、脈沖寬度調制(PWM)驅動電路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和動態控制變量比較電路8；實時環境溫度檢測信息輔助電路1與主控制電路2和動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3連接，將檢測到的環境溫度信息實時傳送給主控制電路2和動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3；主控制電路2與動態控制變量比較電路8、動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、直流電流電壓檢測及濾波電路6、PWM驅動電路4、實時環境溫度檢測信息輔助電路1和逆變并網裝置連接，以根據實時環境溫度檢測信息輔助電路1傳送的環境溫度信息，實時觀察環境溫度信息尋找最佳功率電壓運行曲線并搜索最優動態MPPT電壓搜索步長，實時形成動態功率電壓運行曲線，將其結果反饋給動態電壓搜索步長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ΔT為零時，向PWM驅動電路4發出觸發信號；動態電壓搜索步長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u_pv(t，ΔT)、等效直流電流I_pv(t，ΔT)和等效直流功率P(t，ΔT)，以確定此時是否需要對權利要求1中的公式(1)和公式(2)進行調整，并與主控制電路2交換信息；動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3還與動態控制變量比較電路8相連，以當aΔT和bΔT不為零時，向動態控制變量比較電路8輸出等效直流電壓u_pv(t，ΔT)和等效直流功率P(t，ΔT)并與主控制電路2輸出的與溫度無關的等效直流電壓u_pv(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Δu_pv(t，ΔT)和與溫度有關的等效直流功率增量ΔP(t，ΔT)，即為PWM驅動電路4和直流/直流升降壓斬波電路7的控制量；PWM驅動電路4與動態控制變量比較電路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，發出觸發脈沖去控制直流/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u₀(t)和等效短路電流I_sc(t)，并將其送入動態電壓搜索步長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和逆變并網裝置相連接，根據并網逆變的要求實時檢測電流電壓值，并根據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驅動電路4和直流電流電壓檢測及濾波電路6相連接，動態的將光伏陣列輸出電壓轉化成并網逆變前需要的直流電流電壓；動態控制變量比較電路8與動態電壓搜索步長MPPT輔助控制電路3、PWM驅動電路4和主控制電路2相連接。