[實用新型]一種兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統

有效

• 申請號: 201220730968.6
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN203103982U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 劉金賓;焦凌云
• 申請（專利權）人: 石家莊通合電子科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G05F1/67
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標事務所 13115
• 代理人: 周大偉

本實用新型涉及光伏發電系統的控制技術領域，特別是涉及一種兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統。

隨著能源的日益枯竭，太陽能以其獨特的優勢成為人們關注視的焦點，近年來光伏發電在國際范圍內得到了快速發展。光伏電池的光電轉換效率低是光伏發電的主要問題之一，現有技術中通過電力電子技術和控制技術實現光伏發電的最大功率跟蹤是解決這一問題的有效措施。

在小型獨立光伏系統中多采用帶開關直流升壓電路（BOOST電路）升壓的兩級式拓撲結構，因此研究兩級式光伏逆變器最大功率跟蹤控制系統非常重要。MPPT（最大功率點跟蹤，Maximum?Power?Point?Tracking）控制器是傳統太陽能充放電控制器的升級換代產品。MPPT控制器能夠實時偵測太陽能板的發電電壓，并追蹤最高電壓電流值（VI）使系統以最高的效率對蓄電池充電。

MPPT控制器應用于太陽能光伏系統中，協調太陽能電池板、蓄電池、負載的工作，是光伏系統中非常重要的組件。

目前常用的MPPT控制器的工作原理包括恒電壓跟蹤法（CVT）、擾動觀察法、電導增量法、最優梯度法等。現有的恒定電壓跟蹤法控制器啟動時具有良好的穩定性，但是對環境的適應性差。而其他幾種方法的控制適應性強，但在啟動時均存在采樣誤差影響啟動的問題。

由光伏（PV）陣列的輸出特性曲線可知，在開路電壓附近的電壓采樣的微小偏差即會造成電流值的較大偏差，而系統的啟動工作點是從開路電壓處開始，因而在使用電流值進行控制判斷時就可能造成系統的控制判斷錯誤，影響系統MPPT啟動的穩定性。兩級式光伏并網逆變器在進行最大功率跟蹤時，容易出現直流母線電壓波動較大，系統運行不穩定的問題，該問題的出現是由于直流側能量和交流側饋入電網的能量不平衡造成的。如果直流側進入母線電容的能量大于交流側饋入電網的能量，則母線電容上的電壓就會升高。極端的情況是，后級逆變器不工作，如果前面最大功率跟蹤沒有必要的保護，母線電壓會不斷升高；相反的情況是，如果交流側饋入電網的功率大于直流側的功率，母線電壓就會降低。

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠提高光伏發電系統的發電效率的兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統。

為解決上述技術問題，本實用新型的實施例提供一種兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統，包括：用于在開機時監測光伏陣列的開路電壓的電壓檢測電路，用于通過電壓環控制使光伏陣列的輸出電壓從開路電壓向最大功率點移動并在光伏陣列的輸出電壓達到指令電壓后進行最大功率點跟蹤控制的電壓環控制電路；其中所述電壓檢測電路連接所述電壓環控制電路。

作為上述技術方案的優選，電壓環控制電路包括用于完成最大功率點跟蹤的DC?DC控制部分，以及用于穩定母線電壓和控制輸出與電網電壓同頻同相的并網電流的DC?AC控制部分。

作為上述技術方案的優選，其中DC?DC控制部分包括：

作為上述技術方案的優選，其中DC?DC控制部分包括：

獲取單元，連接光伏電池板以獲取光伏電池板的輸出電壓和輸出電流；

調控單元，用于將檢測到的輸出電壓與參考電壓進行比較，并將誤差經過比例調節器調節后生成脈沖調制信號；所述調節單元連接升壓電路以使所述升壓電路根據該脈沖調制信號調節占空比。

作為上述技術方案的優選，所述電壓環控制電路還包括限壓電路。

本實用新型的上述技術方案的有益效果如下：

本實用新型的兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統結構簡單、成本低廉。

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為自適應占空比擾動電路的原理示意圖；

圖3為電壓環控制電路的DC?DC控制部分的原理示意圖。

為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本實用新型的實施例提供一種如圖1所示兩級式光伏并網逆變器的最大功率跟蹤控制系統，包括：用于在開機時監測光伏陣列的開路電壓的電壓檢測電路1，用于通過電壓環控制使光伏陣列的輸出電壓從開路電壓向最大功率點移動并在光伏陣列的輸出電壓達到指令電壓后進行最大功率點跟蹤控制的電壓環控制電路2；其中所述電壓檢測電路1連接所述電壓環控制電路2。其中，電壓檢測電路1在開機時檢測光伏陣列的開路電壓，并將開路電壓乘以0.75作為恒定電壓控制啟動時的指令電壓。電壓環控制電路2通過電壓環控制使光伏陣列的輸出電壓從開路電壓開始往最大功率點方向移動，并在當光伏陣列的輸出電壓達到指令電壓后采用自適應占空比擾動電路進行MPPT控制。