[發明專利]用于光伏發電系統的光伏陣列最大功率點跟蹤控制器

有效

• 申請號: 202011030144.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112379720B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 楊益平;陳怡
• 申請（專利權）人: 杭州云視物聯科技有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;H02M3/00
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 向慶寧

一種用于光伏發電系統的光伏陣列最大功率點跟蹤控制器，包括電壓/電流檢測和處理模塊、陣列最大功率點曲線族寄存器、第一子控制器和第二子控制器。該控制器先尋找光伏陣列系統輸出電流?電壓曲線與陣列最大功率點曲線族的交點，再從各交點中挑選出最佳交點(即具有最大功率的交點)，最后在最佳交點的基礎上找到光伏陣列系統的全局最大功率點。本發明具有準確而快速的全局最大功率點跟蹤能力。

技術領域

本發明涉及光伏發電系統，尤其涉及適用于光伏發電系統的光伏陣列最大功率點跟蹤控制器及光伏陣列最大功率點跟蹤方法。

背景技術

當采用陣列形式時，光伏組件可實現擴容。當遮陰情況不同時，同一個光伏陣列系統的最大功率點(MPP，maxim power point)會呈現出不同的分布情況。即，無陰影、靜態陰影和動態陰影條件下光伏陣列系統的最大功率點是不同的。而且，在靜態和動態陰影條件下，光伏陣列系統的輸出P-V(即功率-電壓)曲線呈現出多峰值，光伏陣列系統的輸出I-V(即電流-電壓)曲線呈現出多單調區域，局部最大功率點的存在會增加對全局最大功率點跟蹤的難度。

為了最大可能地獲取光伏陣列系統的電能，現有的MPPT(maximum power pointtracking，最大功率點跟蹤)控制方法包括擾動觀察法、電導增量法、模擬退火法、大數據統計算法等。其中，擾動觀察法和電導增量法容易陷入局部最大功率點而偏離全局最大功率點；而模擬退火法和大數據統計法則無法百分百地鎖定全局最大功率點，存在找到次大功率點的可能性。

為了提高準確性同時實現快速性，MPPT控制方法還需要進一步改進。

發明內容

為克服現有MPPT控制方法易陷入局部最大功率點或存在找到次大功率點可能性的缺陷，本發明提出一種用于光伏發電系統的光伏陣列最大功率點跟蹤控制器，可協助功率變換器快速而準確地鎖定光伏陣列系統的全局最大功率點，盡最大能力地將光伏陣列系統的電能傳送至負載供其使用。

本發明的實施例提供一種用于光伏發電系統的光伏陣列最大功率點跟蹤控制器，其中光伏發電系統包括具有包括多個光伏組件的光伏陣列系統、以及耦接至光伏陣列系統輸出端的功率變換器。所述光伏陣列最大功率點跟蹤控制器包括：電壓/電流檢測和處理模塊，檢測光伏陣列系統的輸出電壓和輸出電流，并將它們轉換成數字電壓信號和數字電流信號；陣列最大功率點曲線族寄存器，內部存儲多個光伏陣列最大功率點曲線函數，所述多個光伏陣列最大功率點曲線函數與多條光伏陣列最大功率點曲線對應，所述多條光伏陣列最大功率點曲線與光伏陣列系統的輸出電流-電壓曲線存在多個交點；第一子控制器，根據所述數字電壓信號、數字電流信號和所述多個光伏陣列最大功率點曲線函數，通過調節功率變換器中電子開關的工作狀態，找到所述多個交點；以及第二子控制器，識別在所述多個交點中具有最大功率的最佳交點，并在所述最佳交點的基礎上，通過調節功率變換器中電子開關的工作狀態，使得光伏陣列系統運行于全局最大功率點。

在一個實施例中，所述光伏陣列最大功率點跟蹤控制器還包括：第三子控制器，監測全局最大功率點是否發生變化，若全局最大功率點發生變化，則再次觸發第一子控制器與第二子控制器以尋找新的全局最大功率點；否則，維持功率變換器中電子開關的工作狀態，以保持光伏陣列系統運行于全局最大功率點。

在一個實施例中，所述光伏陣列最大功率點跟蹤控制器還包括：交點寄存器，存儲所述多個交點的電壓值與電流值；以及全局最大功率點寄存器，存儲所述全局最大功率點的電壓值、電流值、以及與所述全局最大功率點對應的功率變換器中電子開關的工作狀態。