[發(fā)明專利]光伏發(fā)電系統(tǒng)、其最大功率點(diǎn)跟蹤方法和跟蹤裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210251347.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102811000A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芳珍;王建輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): H02N6/00
• 分類號(hào): H02N6/00;G05F1/67
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法和跟蹤裝置，以及由該跟蹤裝置控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展，運(yùn)用獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)分別在解決邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)用電和在城市中緩解能源供應(yīng)緊張的問(wèn)題中發(fā)揮了重要的作用。不論是獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)或并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，如何利用有限的空間和面積，提高系統(tǒng)的效率，獲得最大的能量就顯得尤為重要。太陽(yáng)能光電池昂貴的價(jià)格和較低的效率是制約太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)推廣應(yīng)用的主要原因。因此充分利用太陽(yáng)能資源，提高光電池的使用效率，降低光伏發(fā)電技術(shù)成本，是一個(gè)重要研究課題。

太陽(yáng)能光伏電池的輸出功率受日照強(qiáng)度，太陽(yáng)能光伏電池溫度等因素的影響。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；如圖1所示，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。如圖2所示，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。

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。

對(duì)太陽(yáng)能光伏電池進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤過(guò)程中，工作電壓的控制是通過(guò)升壓電路完成的。當(dāng)占空比D越大時(shí)，升壓電路的輸入阻抗就越小，占空比D越小時(shí)，升壓電路的輸入阻抗就越大。通過(guò)改變升壓電路的占空比D，這是采用升壓電路能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的理論依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)表明：最大功率點(diǎn)跟蹤器可使光伏電池的輸出功率提高15%-25%，大大提高光伏發(fā)電系統(tǒng)利用效率。

傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤法，如擾動(dòng)觀察法、導(dǎo)納增量法等，都需要使用光伏電池陣列的輸出電流和輸出電壓作反饋信號(hào)，電壓電流乘積得到功率參數(shù)，在通過(guò)功率的變化來(lái)判斷電壓擾動(dòng)方向。申請(qǐng)?zhí)枺篊N201010106853.5的發(fā)明就公開(kāi)了一種基于導(dǎo)納增量法的最大功率點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)。這樣的控制系統(tǒng)不僅使電路結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜，制造成本也相對(duì)較高，并且對(duì)于類似汽車經(jīng)常處于變換的復(fù)雜光照條件下最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）會(huì)經(jīng)常失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的以功率的變化來(lái)調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)的方法存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高和復(fù)雜光照條件下MPPT控制會(huì)經(jīng)常失效的問(wèn)題，提供一種以電壓的變化來(lái)調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)的方法。

解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，包括以下步驟：

S1）以第一步長(zhǎng)D_ref為單位遍歷光伏發(fā)電系統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制控制器的占空比D=[0，1]，檢測(cè)與不同占空比對(duì)應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率P，獲得該占空比范圍內(nèi)輸出功率P的最大值P_max對(duì)應(yīng)的占空比D_max1；

S2）以該占空比D_max1為起點(diǎn)，以第二步長(zhǎng)D_step為占空比的擾動(dòng)量的單位對(duì)脈沖寬度調(diào)制控制器的占空比施加擾動(dòng)，令NDuty=pre_Duty﹢D_step，其中NDuty為當(dāng)前占空比，pre_Duty為前一周期的占空比，第二步長(zhǎng)D_step小于第一步長(zhǎng)D_ref；

S3）計(jì)算施加擾動(dòng)后占空比對(duì)應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的差值diff_vfan，令diff_vfan=vfan－pre_vfan，其中vfan為當(dāng)前周期占空比NDuty對(duì)應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓，pre_vfan為前一周期占空比pre_Duty對(duì)應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓；

S4）若diff_vfan≥0，則以第二步長(zhǎng)D_step為單位控制脈沖寬度調(diào)制控制器的占空比增加，令NDuty=pre_Duty﹢D_step；

若diff_vfan<0，則以第二步長(zhǎng)D_step為單位控制脈沖寬度調(diào)制控制器的占空比減小，令NDuty=pre_Duty－D_step。