CN101873091A - 一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，该方法为：1)定时进行全局扫描：若全局扫描时间到设定时间时，依次执行步骤2)至步骤4)；若全局扫描时间未到设定时间时，则始终进行局部MPPT算法；2)定义扫描初始功率，并设定初始步长；3)测量当前电压和当前电流，计算当前功率，当前功率等于当前电压与当前电流的乘积；4)比较当前功率和上次功率的大小，并不断扰动占空比来判断功率变化以确定是否扫描完成，从而确定最大功率点。本发明优点是在一般最大功率点跟踪算法中加入周期全局扫描，根据太阳能系统串并联特点有效的缩短扫描时间，既保证系统的稳定工作，又能避免双峰值现象时系统工作在次最大功率点，从而提高发电量。

Description

一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电系统中最大功率点的跟踪方法，具体说是一种太阳能双峰最大功率点跟踪方法。

背景技术

现今产品中未见对此类问题的解决方法，仅仅考虑了没有双峰值问题的MPPT(最大功率点跟踪)跟踪，而且普遍采用的是干扰法和增量电导法判断并跟踪最大功率点。随着光伏建筑一体化光伏电站的发展，阴影造成的太阳能板双峰值问题逐渐突出，如图1所示，该图中的多条曲线是随着遮挡量的增大而逐渐变化的功率曲线，可以看见两个最大功率点逐渐出现；当阴影部分遮住太阳能板时有可能会使得系统工作在次最大功率点，造成发电效率的降低。为避免系统在出现双峰值问题时长时间工作在次最大功率点处，需要进行周期全局扫描。如果从零功率的位置开始扫描则由于速度慢而造成系统发电减少，对规模较大的光伏电站尤为如此。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了提供一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，该方法能解决太阳能组件被阴影部分遮住形成双峰值现象时避免系统长时间工作在次最大功率点的问题，降低最大功率点跟踪全局扫描时间，提高系统发电量。该方法也可以用于多峰值现象，即多组太阳能组件串并联时多个并联组件部分被阴影遮住发生的现象。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，该方法包括如下步骤：

1)定时进行全局扫描：若全局扫描时间到设定时间时，依次执行步骤2)至步骤4)；若全局扫描时间未到设定时间时，则始终进行局部最大功率点跟踪算法；

2)定义扫描初始功率，并设定初始步长；

3)测量当前电压和当前电流，计算当前功率，其中当前功率等于当前电压与当前电流的乘积；

4)比较当前功率和上次功率的大小，并不断扰动占空比来判断功率变化以确定是否扫描完成，从而确定最大功率点。

步骤4)中，比较当前功率和上次功率的大小，然后存入比较后的最大功率和此时对应的占空比，然后更新占空比，若占空比到设定值，则占空比工作在比较后的功率点最大处后返回到局部最大功率点跟踪算法，若占空比还未达到设定值，则返回步骤3)。

所述局部最大功率点跟踪算法是首先通过测量全局扫描时间未到所述设定时间时的当前电压电流，然后计算当前直流功率，比较当前直流功率和上次直流功率的大小来决定占空比的变化方向和大小；其中前功率等于当前电压与当前电流的乘积；若当前直流功率大于上次直流功率不成立，则增加占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回；若当前直流功率大于上次直流功率成立，则减少占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回。

本发明的上述步骤可以理解为本发明包括参数检测比较部分和快速算法部分，其中参数检测比较部分是实时进行的，周期全局扫描时，实时检测太阳能板或输出端的电压和电流计算当前功率，并比较前后两次跟踪的功率变化决定下一个控制方向，保证系统跟踪到最大功率点；快速算法部分是根据太阳能组件系统连接的特点而来的快速全局扫描扰动步长算法，本算法来源于太阳能板发电输出特性，即串联的太阳能板的输出电流等于其中电流输出能力最小的太阳能板的电流，并联太阳能板的输出电压等于其中电压输出能力最小的并联支路的电压。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是在一般最大功率点跟踪算法中加入周期全局扫描，根据太阳能系统串并联特点有效的缩短扫描时间，即保证系统的稳定工作，又能避免双峰值现象时系统工作在次最大功率点，从而提高发电量。

附图说明

图1是太阳能板的双峰值问题示意图；

图2是两组太阳能板并联系统(每组有多块太阳能板串联组成)其中一组太阳能组件被逐步遮住后的VI曲线；

图3为本发明的方框图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步的详细说明。

如图3所示，本发明一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，该方法包括如下步骤：

1)定时进行全局扫描；若全局扫描时间到设定时间时，依次执行步骤2)至步骤4)；若全局扫描时间未到设定时间时，则始终进行局部MPPT算法；

其中局部MPPT算法是指首先通过测量全局扫描时间未到所述设定时间时的当前电压和当前电流，然后计算当前直流功率＝当前电压*当前电流，比较当前直流功率和上次直流功率的大小来决定占空比D的变化方向和大小；若当前直流功率大于上次直流功率不成立，则增加占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回；若当前直流功率大于上次直流功率成立，则减少占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回；

2)定义扫描初始功率，并设定初始步长；

3)测量当前电压和当前电流，计算当前功率，其中当前功率等于当前电压与当前电流的乘积；

4)比较当前功率和上次功率的大小，并不断扰动占空比来判断功率变化以确定是否扫描完成，从而确定最大功率点；即，比较当前功率和上次功率的大小，然后存入比较后的最大功率和此时对应的占空比，然后更新占空比，若占空比到设定值，则占空比工作在比较后的功率点最大处后返回到局部最大功率点跟踪算法，若占空比还未达到设定值，则返回步骤3)。

图2是两组太阳能板并联系统(每组有多块太阳能板串联组成)其中一组太阳能组件被逐步遮住后的VI曲线。由图2可知，太阳能发电系统中，当出现双峰值现象时，次最大功率点也不小于无双峰值现象时最大功率的Pmax/n，其中n为太阳能并列组件串数；Pmax为系统当前工作的最大功率输出，即两个最大功率点处于Pmax/n至Pmax之间。也就是说，在进行全局扫描时，可以不必从零功率到最大电压的整体扫描，扫描范围缩小为Pmax/n至Pmax。在扫描时，采用变步长的方法进行，最后跟踪到期望功率点。通过该算法，可大大提升扫描速度，提高发电量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)定时进行全局扫描：若全局扫描时间到设定时间时，依次执行步骤2)至步骤4)；若全局扫描时间未到设定时间时，则始终进行局部最大功率点跟踪算法；

2)定义扫描初始功率，并设定初始步长；

3)测量当前电压和当前电流，计算当前功率，其中当前功率等于当前电压与当前电流的乘积；

4)比较当前功率和上次功率的大小，并不断扰动占空比来判断功率变化以确定是否扫描完成，从而确定最大功率点。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，其特征在于，步骤4)中，比较当前功率和上次功率的大小，然后存入比较后的最大功率和此时对应的占空比，然后更新占空比，若占空比到设定值，则占空比工作在比较后的功率点最大处后返回到局部最大功率点跟踪算法，若占空比还未达到设定值，则返回步骤3)。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能双峰最大功率点的跟踪方法，其特征在于，所述局部最大功率点跟踪算法是首先通过测量全局扫描时间未到所述设定时间时的当前电压电流，然后计算当前直流功率，比较当前直流功率和上次直流功率的大小来决定占空比的变化方向和大小；其中前功率等于当前电压与当前电流的乘积；

若当前直流功率大于上次直流功率不成立，则增加占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回；

若当前直流功率大于上次直流功率成立，则减少占空比，然后保存较大直流功率和对应的占空比，再返回。

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