[發明專利]一種光伏陣列局部陰影下最大功率點追蹤系統及方法

有效

• 申請號: 201610192860.9
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105676941B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 周小杰;楊岸;李敬兆
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及光伏陣列最大功率點追蹤技術，具體涉及一種光伏陣列局部陰影下最大功率點追蹤系統及方法。

背景技術

光伏方陣(PV Array)又稱光伏陣列，是由若干個光伏組件或光伏板在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且具有固定的支撐結構而構成的直流發電單元。給蓄電池充電，光伏陣列板的輸出電壓必須高于蓄電池的當前電壓，如果光伏陣列板的電壓低于電池的電壓，那么輸出電流就會接近0。而傳統的太陽能充放電控制器就有點象手動檔的變速箱，當發動機的轉速增高的時候，如果變速箱的檔位不相應提高的話，勢必會影響車速。而MPPT控制器會實時跟蹤太陽能板中的最大的功率點，來發揮出太陽能板的最大功效。當外界環境發生變化時，如果不進行最大功率追蹤，光伏陣列此時的效率不能達到最大。理論上講，使用MPPT控制器的太陽能發電系統會比傳統的效率提高50％，但是跟據我們的實際測試，由于周圍環境影響與各種能量損失，最終的效率也可以提高20％-30％。

最大功率點跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)技術是提高光伏發電系統效率的關鍵技術之一。在實際應用中，局部陰影情況往往使得光伏陣列的功率-電壓(P-V)特性曲線呈現多個功率極值點，此時，傳統的MPPT控制系統通常采用如擾動觀察法(perturb and observe，P&O)、電導增量法(incremental conductance，IC)等，往往容易陷入局部極值點而無法追蹤到全局最大功率點。

發明內容

本發明提供一種光伏陣列局部陰影下最大功率點追蹤系統及方法，解決現有技術中傳統的MPPT控制系統在追蹤最大功率點時常常陷入局部極值點導致無法追蹤到的問題，具體技術方案如下：

一種光伏陣列局部陰影下最大功率點追蹤系統，包括順序連接的光伏陣列、第一開關K1、DC/DC模塊、負載，還包括追蹤電路和控制器，所述追蹤電路通過第二開關K2與光伏陣列連接，所述追蹤電路與控制器連接，所述控制器連接DC/DC模塊，所述追蹤電路包括：電流傳感器、電容C、第三開關K3、放電電阻R₁、乘法器、峰值檢測與觸發器、采樣保持器和分壓電阻R₂、R₃，所述電容C與電流傳感器、第一開關K1串聯后連接在光伏陣列的兩端，所述放電電阻R₁與第三開關K3串聯后與電容C并聯，所述分壓電阻R₂、R₃為兆歐級電阻且串聯后也與電容C并聯，所述乘法器的輸入端一路連接電流傳感器，另一路連接R2與R3的中間，所述乘法器輸出端連接峰值檢測與觸發器，所述峰值檢測與觸發器連接采樣保持器，所述采樣保持器采集R2與R3之間的電壓值，所述采樣保持器輸出追蹤點的電壓值到所述控制器。

進一步的，所述控制器為PI調節器，所述采樣保持器將其電壓采樣值送入PI調節器，PI調節器調節占空比，輸出PWM脈沖至DC/DC模塊。

進一步的，所述DC/DC模塊為升壓電路。

進一步的，所述電容C可以通過選擇合適的容值使得電容C的充放電時間為毫秒級。

進一步的，所述DC/DC模塊包括電壓和電流檢測單元，所述電壓和電流檢測單元將檢測到的光伏陣列輸出的電壓值和電流值傳給控制器。

一種光伏陣列局部陰影下全局最大功率點追蹤方法，包括如下步驟：

S1：判斷當前DC/DC模塊采集到的光伏陣列輸出功率P(k+1)與前一次追蹤電路得到的輸出功率P(k)之差是否超過設定值P_ε，是則轉入S2，否則轉入S6；

S2：斷開光伏陣列與后級的DC/DC模塊之間的第一開關K1，連通光伏陣列與追蹤電路之間的第二開關K2，斷開第三開關K3；

S3：通過追蹤電路內電容的充電起始和終止時刻實時采樣光伏陣列輸出的電流值和電壓值，再利用乘法器得到光伏陣列輸出功率值，最后通過追蹤電路內的峰值檢測與觸發器獲得光伏陣列最大輸出功率P_MPP時對應的電壓值V_MPP，并將V_MPP輸入PI控制器；

S4：連通光伏陣列與后級的DC/DC模塊之間的第一開關K1，斷開光伏陣列與追蹤電路之間的第二開關K2，連通第三開關K3；