CN101795101A - 光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置 - Google Patents

光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于光伏发电领域，公开了一种光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，包括振荡电路、MPPT电路、比较电路、PWM产生电路、DC-DC电路、电流检测电路和电压反馈电路，其中振荡电路和比较电路输出端连接PWM产生电路；PWM产生电路输出端接DC-DC电路；DC-DC电路输出端接蓄电池及电流检测电路、电压反馈电路；电流检测电路和电压反馈电路的输出端接比较电路；MPPT电路和DC-DC电路输入端接光伏阵列。采用一个硬件电路即MPPT电路来寻找最大功率点，通过控制PWM的占空比，调整光伏阵列的负载阻抗，使之工作在最大功率点上，从而提高光伏阵列的利用率，且电路结构简单，易实现，高效稳定，成本低。

Description

光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置
技术领域
本发明涉及一种应用于光伏发电系统的最大功率点跟踪控制装置，属于光伏发电领域。
背景技术
由于太阳能的清洁、可再生等优点，光伏发电技术得到广泛的重视，如何使光伏阵列产生的电能最大限度的保存起来成为关注的重点。
光伏阵列的输出呈现非线性特征，其输出功率受温度、辐射强度及负载的影响。温度升高使光伏阵列的功率输出产生减小的趋势，光照强度使光伏阵列的功率输出产生增大的趋势。在同样的温度和光照强度下，不同的负载也会使光伏阵列的功率输出特性曲线改变。如果将光伏阵列的输出直接接到蓄电池上，其输出的功率往往不是最大功率点，造成能量的损失。
为了提高发电效率，需要采取一定的控制方法实时追踪光伏电池的输出功率，通过调整负载阻抗从而改变电池板的输出特性，使其工作在最大功率点上。此过程称为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，稳定性好，成本低并且高效的最大功率点跟踪光伏充电控制装置。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明装置包括振荡电路、MPPT电路、比较电路、PWM产生电路、DC-DC(直流-直流)电路、电流检测电路和电压反馈电路。其中振荡电路输出端连接PWM产生电路；MPPT电路输入端接光伏阵列，输出端接比较电路；比较电路的输入端接MPPT电路、电流检测电路和电压反馈电路，比较电路的输出端接PWM产生电路；PWM产生电路输入端接振荡电路和比较电路，PWM产生电路输出端接DC-DC电路；DC-DC电路的输入端接光伏阵列和PWM产生电路，DC-DC电路输出端接蓄电池、电流检测电路和电压反馈电路；电流检测电路和电压反馈电路的输入端接DC-DC电路，电流检测电路和电压反馈电路的输出端接比较电路。光伏阵列的输出端接一个防止反充的二极管及一个滤波电容。
所述的DC-DC电路由变压器、RCD钳位电路、开关管、整流二极管和滤波电容组成，变压器采用单端反激拓扑结构。PWM产生电路通过控制输出PWM波的占空比，来控制DC-DC电路中开关管的导通时间，从而改变变压器次级的输出电压。
所述的MPPT电路由电阻、电容、三极管、场效应管组成，第一电阻与第二电阻串联，接到光伏阵列输出端与地之间，三极管基级连接到第一电阻与第二电阻之间，三极管集电极连接到场效应管的栅极及第三电阻一端，第三电阻另一端接地，三极管发射极连接到基准电压Vref，第六电阻与电容并联后与第五电阻串联，接到基准电压Vref和地之间，场效应管的漏极接到第五电阻、第六电阻之间，场效应管的源极接到第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地。
本发明的特征在于采用一个硬件电路即MPPT电路来寻找最大功率点，通过控制PWM波的占空比，调整光伏阵列的负载阻抗，使之工作在最大功率点上。
本发明的有益效果在于：
1.能够对光伏阵列的输出功率进行实时跟踪，使之工作在最大功率点上，提高光伏阵列的利用率。
2.用硬件电路实现MPPT功能，方便灵活，结构简单，易实现，高效稳定，成本低。
附图说明
图1为本发明的原理连接框图；
图2为MPPT电路原理图；
图3为光伏阵列在一个导通周期内的IV特性曲线；
图4为DC-DC电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
图1为本发明的原理连接方框图。如图所示，本发明的最大功率点跟踪(MPPT)装置包括振荡电路11、MPPT电路12、比较电路13、PWM产生电路14、DC-DC(直流-直流)电路15、电流检测电路16和电压反馈电路17。其中振荡电路11输出端连接PWM产生电路；光伏阵列输出接一个防止反充的二极管及一个滤波电容；MPPT电路输入端接光伏阵列，MPPT电路输出端接比较电路；比较电路输入端接MPPT电路、电流检测电路和电压反馈电路，比较电路输出端接PWM产生电路；PWM产生电路输入端接振荡电路和比较电路，PWM产生电路输出端接DC-DC电路；DC-DC电路输入端接光伏阵列和PWM产生电路，DC-DC电路输出端接蓄电池及电流检测电路、电压反馈电路；电流检测电路和电压反馈电路的输入端接DC-DC电路，电流检测电路和电压反馈电路的输出端接比较电路。
MPPT电路如图2所示，由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电容C1、三极管Q1、场效应管Q2组成，R1与R2串联，接到光伏阵列输出端与地之间，Q1基级连接到R1与R2之间，Q1集电极连接到Q2的栅极及R3一端，R3另一端接地，Q1发射极连接到基准电压Vref，R6与电容C1并联后与R5串联，接到基准电压Vref和地之间，Q2的漏极接到R5、R6之间，Q2的源极接到R4的一端，R4的另一端接地。通过调整电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6来改变电流限制。此电流限制将在比较电路中与电流检测电路检测的脉冲电流比较，当脉冲电流信号值高于电流限制设置的阈值时，比较电路向PWM产生电路给出控制信号使PWM占空比发生改变。光伏阵列在电流突然上升时有图3所示的IV特性，其中曲线1为光伏阵列输出电压曲线，曲线2为变压器初级电流曲线。在DCM(断续电流模式)反激的每个导通周期，开关管的电流从零开始上升到内部允许的最大电流限制，一旦光伏电池板的最大功率被超过时，电压下降到零。图2所示MPPT电路利用光伏阵列的IV特性，逐周期的找到最大功率点。在每个周期的开关管导通期间，变压器上的电流逐渐上升。一旦超过峰值功率，光伏阵列的电压下降，通过R1，R2的分压，与Q1基极电压3.3V-0.7V＝2.6V比较。如果电压低于2.6V，Q1导通，电压通过R4导通Q2，并使电流限制设置节点放电。理想情况下，电流限制将设定在光伏阵列的最大功率点上，最大化利用所提供的光伏电池板的容量。
比较电路由电流比较和电压比较两部分组成。电流比较是将采集到的检测电流与ISET进行比较，电压比较是将反馈电压与一设定的基准电压进行比较，以控制PWM产生电路从而改变其占空比。
PWM产生电路通过控制输出PWM波的占空比，用以控制DC-DC电路中开关管的导通时间，从而改变DC-DC电路的输出电压。当检测到的输出功率变大时，PWM产生电路增大PWM波的占空比，从而增大输出电压；继续检测，当功率变小时，PWM产生电路减小PWM波的占空比从而减小输出电压。
DC-DC电路由变压器T、RCD(电阻-电容-二极管)钳位电路、开关管、整流二极管和滤波电容组成，如图4所示。该模块输入端接光伏阵列的输出，其输出接蓄电池，给蓄电池充电。PWM产生电路给开关管输入占空比变化的PWM波，控制开关管的导通时间，改变变压器中电感充放电时间，从而改变变压器的输出电压，通过整流二极管和滤波电容可以得到直流输出。此过程同时也改变了光伏阵列的负载阻抗，使其输出特性曲线发生变化，调整其工作在最大功率点上。变压器采用单端反激拓扑结构，在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，严重威胁开关管的正常工作，RCD钳位电路的作用是在开关管关断时将漏感的大部分能量转移到钳位电路的钳位电容上，减小开关管的电压应力，从而保护开关管。
电流检测电路通过一个电流采样电阻将电流信号转变为电压信号输入到比较电路用以比较。在电流采样的输入端加入一个RC滤波电路，用以消除尖峰脉冲，增强电源的稳定性。
电压反馈电路由光耦隔离器、分压电阻组成，检测到的电压反馈信号给比较电路，光耦隔离器用以隔离避免产生干扰。

Claims (4)

1.一种光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，其特征是：包括振荡电路、MPPT电路、比较电路、PWM产生电路、DC-DC电路、电流检测电路和电压反馈电路，其中振荡电路输出端连接PWM产生电路；MPPT电路输入端接光伏阵列，输出端接比较电路；比较电路的输入端接MPPT电路、电流检测电路和电压反馈电路，比较电路的输出端接PWM产生电路；PWM产生电路输入端接振荡电路和比较电路，PWM产生电路输出端接DC-DC电路；DC-DC电路的输入端接光伏阵列和PWM产生电路，DC-DC电路输出端接蓄电池及电流检测电路、电压反馈电路；电流检测电路和电压反馈电路的输入端接DC-DC电路，电流检测电路和电压反馈电路的输出端接比较电路。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，其特征是：所述的DC-DC电路由变压器、RCD钳位电路、开关管、整流二极管和滤波电容组成，变压器采用单端反激拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，其特征是：所述的MPPT电路由电阻(R1、R2、R3、R4、R5、R6)、电容(C1)、三极管(Q1)、场效应管(Q2)组成，第一电阻(R1)与第二电阻(R2)串联，接到光伏阵列输出端与地之间，三极管(Q1)基级连接到第一电阻(R1)与第二电阻(R2)之间，三极管(Q1)集电极连接到场效应管(Q2)的栅极及第三电阻(R3)一端，第三电阻(R3)另一端接地，三极管(Q1)发射极连接到基准电压Vref，第六电阻(R6)与电容(C1)并联后与第五电阻(R5)串联，接到基准电压Vref和地之间，场效应管(Q2)的漏极接到第五电阻(R5)、第六电阻(R6)之间，场效应管(Q2)的源极接到第四电阻(R4)的一端，第四电阻(R4)的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统最大功率点跟踪控制装置，其特征是：光伏阵列的输出端接一个防止反充的二极管及一个滤波电容。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102856969A (zh) * 2012-09-25 2013-01-02 宁波南方新能源科技有限公司 一种太阳能光伏发电系统
CN103190071A (zh) * 2011-03-29 2013-07-03 阿特斯(中国)投资有限公司 光伏系统
CN103995558A (zh) * 2014-04-08 2014-08-20 山东科技大学 一种基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
CN104423414A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 艾默生网络能源系统北美公司 一种控制方法、装置与控制电路以及发电系统
US9000748B2 (en) 2011-12-02 2015-04-07 Industrial Technology Research Institute Maximum power point tracking controllers and maximum power point tracking methods
WO2016074649A1 (zh) * 2014-11-07 2016-05-19 优信电子（香港）有限公司 最大电力点追踪装置及太阳能电池模块的评估方法
CN107453613A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 青岛大学 一种太阳能电热水器用光伏电源变换器及控制方法
CN110794755A (zh) * 2015-05-29 2020-02-14 广东易百珑智能科技有限公司 自发电无线开关及其应用
CN117032385A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 威胜能源技术股份有限公司 一种应用于buck型拓扑的高效率mppt控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1512286A (zh) * 2002-12-30 2004-07-14 北京通力环电气股份有限公司 太阳能电源装置及其最大功率点跟踪控制方法
CN1731651A (zh) * 2005-08-26 2006-02-08 清华大学 独立光伏发电系统用的最大功率点跟踪方法
US20080202394A1 (en) * 2004-11-19 2008-08-28 Lennart Nordh Air Nozzle With Fastening Means And Method For Fastening Of Said Nozzle
CN101257215A (zh) * 2008-04-18 2008-09-03 张光新 一种三相四线的光伏并网发电系统
CN201174606Y (zh) * 2008-04-11 2008-12-31 宣昆 一种太阳能风能充电装置
CN201393185Y (zh) * 2009-04-15 2010-01-27 深圳市领驭高科太阳能有限公司 太阳能光伏新型控制器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1512286A (zh) * 2002-12-30 2004-07-14 北京通力环电气股份有限公司 太阳能电源装置及其最大功率点跟踪控制方法
US20080202394A1 (en) * 2004-11-19 2008-08-28 Lennart Nordh Air Nozzle With Fastening Means And Method For Fastening Of Said Nozzle
CN1731651A (zh) * 2005-08-26 2006-02-08 清华大学 独立光伏发电系统用的最大功率点跟踪方法
CN201174606Y (zh) * 2008-04-11 2008-12-31 宣昆 一种太阳能风能充电装置
CN101257215A (zh) * 2008-04-18 2008-09-03 张光新 一种三相四线的光伏并网发电系统
CN201393185Y (zh) * 2009-04-15 2010-01-27 深圳市领驭高科太阳能有限公司 太阳能光伏新型控制器

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103190071B (zh) * 2011-03-29 2015-10-21 阿特斯(中国)投资有限公司 光伏系统
CN103190071A (zh) * 2011-03-29 2013-07-03 阿特斯(中国)投资有限公司 光伏系统
US9000748B2 (en) 2011-12-02 2015-04-07 Industrial Technology Research Institute Maximum power point tracking controllers and maximum power point tracking methods
CN102856969B (zh) * 2012-09-25 2015-08-05 宁波南方新能源科技有限公司 一种太阳能光伏发电系统
CN102856969A (zh) * 2012-09-25 2013-01-02 宁波南方新能源科技有限公司 一种太阳能光伏发电系统
CN104423414B (zh) * 2013-09-04 2016-03-09 艾默生网络能源系统北美公司 一种控制方法、装置与控制电路以及发电系统
CN104423414A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 艾默生网络能源系统北美公司 一种控制方法、装置与控制电路以及发电系统
CN103995558B (zh) * 2014-04-08 2015-07-29 山东科技大学 一种基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
CN103995558A (zh) * 2014-04-08 2014-08-20 山东科技大学 一种基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
CN104765403A (zh) * 2014-04-08 2015-07-08 山东科技大学 基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
CN104765403B (zh) * 2014-04-08 2016-06-29 山东科技大学 基于混沌优化搜索的光伏阵列最大功率点跟踪方法
WO2016074649A1 (zh) * 2014-11-07 2016-05-19 优信电子（香港）有限公司 最大电力点追踪装置及太阳能电池模块的评估方法
CN107172885A (zh) * 2014-11-07 2017-09-15 优信电子（香港）有限公司 最大电力点追踪装置及太阳能电池模块的评估方法
CN110794755A (zh) * 2015-05-29 2020-02-14 广东易百珑智能科技有限公司 自发电无线开关及其应用
CN110794755B (zh) * 2015-05-29 2023-10-13 广东易百珑智能科技有限公司 自发电无线开关及其应用
CN107453613A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 青岛大学 一种太阳能电热水器用光伏电源变换器及控制方法
CN117032385A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 威胜能源技术股份有限公司 一种应用于buck型拓扑的高效率mppt控制方法
CN117032385B (zh) * 2023-10-09 2023-12-22 威胜能源技术股份有限公司 一种应用于buck型拓扑的高效率mppt控制方法

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