CN102013841B - 太阳能电池供电系统、方法及装置 - Google Patents

太阳能电池供电系统、方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种太阳能电池供电系统、方法及装置，该系统包括：太阳能电池、至少二个最大功率点跟踪MPPT模块和监控装置；太阳能电池输出端与各MPPT模块的输入端的公共点连接，用于向各MPPT模块分别提供共同的输入电压；各MPPT模块输出端的公共点与负载及监控装置连接；监控装置，用于获取各MPPT模块的输出电压，根据各所述MPPT模块的输出电压向各MPPT模块输出调节电压，以使各MPPT模块根据调节电压调节各自的输入功率，直至各MPPT模块的输入总功率达到最大且各MPPT模块分别对应的输出电压相同。本发明实施例有利于提高太阳能电池所产生的能量的利用率。

Description

太阳能电池供电系统、方法及装置
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能电池供电系统、太阳能电池输出电压的调节方法及装置。
背景技术
随着全球能源的紧缺，太阳能电池的应用逐渐受到重视。同时，由于太阳能电池价格的进一步下降，太阳能电池的应用前景越来越广阔。太阳能电池的输出特性具有非线性特征，并且其输出功率受光照强度、环境温度和负载状况的影响。在一定的光照强度和环境温度下，太阳能电池在不同的输出电压下工作，但只有在某一输出电压值时，太阳能电池的最大功率才能达到最大值，这时太阳能电池的工作点达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点。
为最大限度利用太阳能电池所产生的能量，降低系统造价，提高系统整体效率，在以太阳能为能源的通信电源系统中，一个重要的途径是实时调整太阳能电池的输出功率，使其始终工作在最大功率点附近。这个过程称之为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)。MPPT模块具有输出电压稳定、体积小、便于维护和扩容等优点，使MPPT模块为现阶段太阳能发展的潮流技术。现有技术中，通过单个或多个MPPT模块与太阳能电池的组合向应用系统提供电能，其中，MPPT模块与太阳能电池一一对应连接，通过MPPT模块跟踪与之连接的太阳能电池的输出最大功率点。
发明人在实现本发明的过程中发现，现有的MPPT模块与太阳能电池的组网方式中，当一个MPPT模块出现故障不能使用时，无法跟踪与其相连的太阳能电池的最大功率点。导致该太阳能电池产生的能量则不能被充分利用，降低了太阳能电池所产生的能量的利用率，从而降低了太阳能电池供电系统的整体效率。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池供电系统、方法及装置，有利于提高太阳能电池所产生的能量的利用率。
本发明实施例提供了一种太阳能电池供电系统，包括：太阳能电池、至少二个最大功率点跟踪MPPT模块和监控装置；
所述太阳能电池输出端与各所述MPPT模块的输入端的公共点连接，用于向各所述MPPT模块分别提供共同的输入电压；
各所述MPPT模块输出端的公共点与负载连接以向所述负载供电，各所述MPPT模块还分别与所述监控装置连接；所述监控装置，用于获取各所述MPPT模块的输出电压，根据各所述MPPT模块的输出电压向所述各MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别调节各所述MPPT模块的输入功率，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同；
各所述MPPT模块用于根据所述监控装置输出的调节电压，分别对各所述MPPT模块的输入功率进行调节；并向所述监控装置输出各所述MPPT模块分别对应的输出电压。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池输出电压的调节方法，包括：
在太阳能电池向至少二个并联的最大功率点跟踪MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各所述MPPT模块的输出电压，各所述MPPT模块输入端的公共点与所述太阳能电池的输出端连接；
根据各所述MPPT模块的输出电压向各所述MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调解各所述MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
本发明实施例还提供了一种监控装置，包括：
输出电压获取模块，用于在太阳能电池向至少二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各所述MPPT模块的输出电压；各所述MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接；
输出电压调节模块，用于根据各所述MPPT模块的输出电压向各所述MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调解各所述MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
本发明实施例太阳能电池供电系统、方法及装置，将各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池输出端连接后，MPPT模块根据监控装置输出的调节电压调节各自的输入功率，以调节各自的输出电压直至相同，从而满足了各MPPT模块并联使用的条件。本发明实施例将相互并联的各MPPT模块的输入端公共点与太阳能电池的输出端连接，在现有MPPT模块的总功率满足太阳能电池输出功率要求的条件下，通过增加并联结构中MPPT模块的个数，使所有MPPT模块的总功率大于太阳能电池的输出功率，从而可将其中一个或多个MPPT模块作为备份使用。因此，当一个MPPT模块出现故障不能使用时，其它MPPT模块的总功率仍能满足太阳能电池的输出功率要求，从而有利于提高对太阳能电池所产生的能量的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的太阳能电池供电系统的结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的监控装置的结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的流程图；
图4为本发明第四实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的应用场景电路结构示意图；
图5为本发明第四实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的流程图；
图6为太阳能电池的P-V曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例通过对当前太阳能电池供电系统分析获知，采用多个MPPT模块共同对太阳能电池的最大输出总功率进行跟踪时，如果其中一个MPPT出现故障不能使用，其它的MPPT模块还能继续对太阳能电池的输出特性进行跟踪，促使太阳能电池始终工作在最大功率点附近。因此，本发明实施例针对太阳能电池供电系统的组网模式提供一种解决方案，并在此组网模式的基础上提供本发明实施例太阳能电池输出电压调节的方法及装置。
图1为本发明第一实施例提供的太阳能电池供电系统的结构示意图，如图1所示，本实施例太阳能供电系统包括：太阳能电池10、至少二个MPPT模块11和监控装置12。
太阳能电池10的输出端与各MPPT模块11的输入端的公共点连接；各MPPT模块11输出端的公共点与负载连接以向负载供电；各MPPT模块11还分别与监控装置12连接。各MPPT模块11相互间以并联方式连接。
其中，太阳能电池10用于向各MPPT模块11分别提供共同的输入电压。监控装置12用于获取各MPPT模块11的输出电压；并向各MPPT模块11输出调节电压，以使各MPPT模块11分别调节各MPPT模块11的输入功率，直至各MPPT模块11分别对应的输出电压相同。MPPT模块11用于根据监控装置12输出的调节电压，分别对各MPPT模块11的输入功率进行调节；并向监控装置12输出各MPPT模块11分别对应的输出电压。
在上述方案中，各MPPT模块的具体个数根据太阳能电池的输出功率和每个MPPT模块的额定功率确定。例如，用二个输出功率分别为70W的太阳能电池为负载供电，采用图1所示的本实施例太阳能电池供电系统的结构对太阳能电池和MPPT模块进行组网时，用一个额定功率为150W的MPPT模块可以跟踪上述二个太阳能电池的最大功率点。而为了对该MPPT模块进行备份，以免该MPPT模块损坏或出现故障影响太阳能电池产生能量的利用率，还需要将该MPPT模块与另外一个MPPT模块以并联方式连接，使MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池连接。
又例如，用三个输出功率分别为200W的太阳能电池为负载供电，即太阳能电池组的输出功率为600W，若用额定功率为200W的MPPT模块跟踪太阳能电池组输出的最大功率点，如果不考虑MPPT模块的备份，则需用3个并联的200W的MPPT模块与太阳能电池组连接，以跟踪太阳能电池组的最大功率点；如果考虑MPPT模块的备份，也就是至少要有一个MPPT模块作为备份使用，则至少需要用4个并联的200W的MPPT模块与太阳能电池组的输出端的公共点连接，以跟踪太阳能电池组的最大功率点。若需要一个以上的MPPT模块作为备份使用，则相应增加相互并联的MPPT模块的个数。在MPPT模块个数满足备份需求下，当其中任何一个模块损坏或出现故障，其它3个MPPT模块的总功率仍能满足太阳能电池的输出功率要求，整个供电系统不会受到任何影响。
本发明实施例太阳能电池供电系统，将并联的各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接后，MPPT模块根据监控装置输出的调节电压调节各自的输入功率，以调节各自的输出电压直至相同，从而满足了各MPPT模块并联使用的条件。在并联的各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接的情况下，可将一个或多个MPPT模块作为备份使用，当一个MPPT模块出现故障不能使用时，其它MPPT模块的总功率仍满足太阳能电池的输出功率要求，从而有利于提高对太阳能电池所产生的能量的利用率。
图2为本发明第二实施例提供的监控装置的结构示意图。图2所示的实施例可作为图1所示实施例太阳能电池供电系统中监控装置12的实施例。如图2所示，本实施例包括：输出电压获取模块200和输出电压调节模块210。
输出电压获取模块200，用于在太阳能电池向至少二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各MPPT模块的输出电压；各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接。
输出电压调节模块210，用于根据各MPPT模块的输出电压向各MPPT模块输出调节电压，以使各MPPT模块分别根据调节电压调节各MPPT模块的输入功率以调解各MPPT模块分别对应的输出电压，直至各MPPT模块分别对应的输出电压相同。
在上述方案中，输出电压调节模块210包括：第一调节电压确定单元211、第一总功率获取单元212和决策单元213。
第一调节电压确定单元211，用于确定获取的各MPPT模块的输出电压中的最大值，为第一调节电压；根据第一调节电压，确定第二调节电压和第三调节电压；并分别向各MPPT模块输出第一调节电压、第二调节电压和第三调节电压；第二调节电压大于第一调节电压；第三调节电压小于第一调节电压。
第一总功率获取单元212，用于获取各MPPT模块根据第一调节电压调节各MPPT模块的输入功率时，MPPT模块的第一输入总功率和各MPPT模块分别对应的输出电压；以及各MPPT模块分别根据第二调节电压和第三调节电压调解各MPPT模块的输入功率时，MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率；
决策单元213，用于在第一输入总功率分别大于或等于第二输入总功率和第三输入总功率、且各MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各所述MPPT模块输出第一调节电压。太阳能电池的输出功率，即为所有MPPT模块的输入总功率。在第一输入总功率分别大于或等于第二输入总功率和第三输入总功率时，说明太阳能电池的输出总功率达到当前光照和温度下的最大值即最大功率点。为了在光照和温度不发生变化的情况下，使MPPT模块的输入总功率始终保持在第一输入总功率(即，光照和温度不发生变化的情况下太阳能电池的最大功率点)附近，继续向各MPPT模块输出第一输入总功率对应的第一调节电压。在太阳能电池的输出功率达到最大值时，各MPPT块的输出电压相同，能将一个或多个MPPT模块作为备份，从而提高了太阳能电池所产生的能量的利用率。
在上述方案中，输出电压调节模块210还包括：第二调节电压确定单元214和第二总功率获取单元215。
第二调节电压确定单元214，用于确定第一输入总功率、第二输入总功率和第三输入总功率中的总功率最大值，并根据总功率最大值对应的第一调节电压或第二调节电压或第三调节电压，确定新的第一调节电压；根据新的第一调节电压确定新的第二调节电压和新的第三调节电压，并分别向各MPPT模块输出新的第一调节电压、新的第二调节电压和新的第三调节电压；新的第二调节电压大于新的第一调节电压，新的第三调节电压小于新的第一调节电压。
第二总功率获取单元215，用于获取各MPPT模块根据新的第一调节电压调节各MPPT模块的输入功率时，MPPT模块的第一输入总功率和各MPPT模块分别对应的输出电压；以及各MPPT模块分别根据新的第二调节电压和新的第三调节电压调解各MPPT模块的输入功率时，MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率。
具体地，在太阳能电池向至少二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，监控装置通过输出电压获取模块200获取各MPPT模块的输出电压。第一调节电压确定单元211，先根据输出电压获取模块200获取的各MPPT模块的输出电压，确定其中的电压最大值为第一调节电压，并分别向各MPPT模块输出该第一调节电压，以使各MPPT模块根据该第一调节电压调节各自的输入功率。之后，第一调节电压确定单元211先根据该第一调节电压确定第二调节电压，再分别向各MPPT模块输出该第二调节电压，其中，第二调节电压大于第一调节电压。接着，第一调节电压确定单元211先根据该第一调节电压确定第三调节电压，再分别向各MPPT模块输出该第三调节电压，其中，第三调节电压小于第一调节电压。
监控装置通过第一调节电压确定单元211分别向各MPPT模块输出第一调节电压、第二调节电压和第三调节电压后，监控装置通过第一总功率获取单元212获取所有MPPT模块的输入总功率。第一总功率获取单元212先后获取各MPPT模块根据第一调节电压调节各自的输入功率时，MPPT模块的第一输入总功率和各MPPT模块分别对应的输出电压；以及各MPPT模块分别根据第二调节电压和第三调节电压调解各自的输入功率时，MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率。所有MPPT模块的输入总功率为各MPPT模块输入功率之和，也为与各MPPT模块相连的太阳能电池的输出功率。
第一总功率获取单元212获取MPPT模块的输入总功率后，决策单元213根据第一总功率获取单元212获取的第一输入总功率、第二输入总功率和第三输入总功率，判断第一输入总功率是否分别大于或等于第二输入总功率和第三输入总功率；若是，则继续判断各MPPT模块分别对应的输出电压是否相同，若相同，则向各MPPT模块输出当前第一调节电压。否则，第二调节电压确定单元214，先确定出第一输入总功率、第二输入总功率和第三输入总功率中的总功率最大值；然后，根据总功率最大值对应的第一调节电压或第二调节电压或第三调节电压，确定新的第一调节电压。当总功率最大值为第一输入总功率时，第一调节电压为新的第一调节电压，当总功率最大值为第二输入总功率时，第二调节电压为新的第一调节电压，当总功率最大值为第三输入总功率时，第三调节电压为新的第一调节电压。
之后，第二调节电压确定单元214，分别向各MPPT模块输出该新的第一调节电压，以使各MPPT模块根据该第一调节电压调节各自的输入功率。第二调节电压确定单元214还确定新的第二调节电压和新的第三调节电压，并向各MPPT模块输出重新确定后的调节电压，工作过程与第一调节电压确定单元211类似。其中，新的第二调节电压大于新的第一调节电压，新的第三调节电压小于新的第一调节电压。然后，第二总功率获取单元215分别获取各MPPT模块的输入功率，工作过程类似于第一总功率获取单元212。之后第二调节电压确定单元214和第二总功率获取单元215开始循环工作，直至决策单元213，判断出第二总功率获取单元215获取的第一输入总功率分别大于第二输入总功率和第二输入总功率，且各MPPT模块分别对应的输出电压相同。
在第一输入总功率分别大于或等于第二输入总功率和第三输入总功率时，说明MPPT模块的输入总功率达到当前光照和温度下的最大值，即太阳能电池的输出功率达到最大。因此，在决策单元213判断出第一输入总功率分别大于或等于第二输入总功率和第三输入总功率，且各MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各MPPT模块输出第一输入总功率对应的第一调节电压，以使各MPPT模块根据该第一调节电压调节各MPPT模块的输入功率。从而使MPPT模块的输入总功率保持在第一输入总功率(即光照和温度不变化的情况下太阳能电池的最大输出功率，也称为太阳能电池的最大功率点)附近，且使各MPPT模块满足并联使用的条件以将一个或多个MPPT模块作为备份使用。
本发明实施例监控装置，在各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池输出端连接的情况下，向各MPPT模块输出调节电压，以使MPPT模块调节各自的输入功率从而调节各自的输出电压直至相同，满足了各MPPT模块并联使用的条件。在各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池输出端连接的情况下，可将一个或多个MPPT模块作为备份使用，当一个MPPT模块出现故障不能使用时，其它MPPT模块的总功率仍满足太阳能电池的输出功率要求，从而有利于提高对太阳能电池所产生的能量的利用率。
图3为本发明第三实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的流程图。本实施例中的执行主体为图1或图2所示实施例中的监控装置，即从监控装置角度说明本发明实施例太阳能电池输出电压的调节方法的技术方案。如图3所示，本实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法包括：
步骤30：获取各MPPT模块的输出电压。
在太阳能电池向至少二个并联的最大功率点跟踪MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各MPPT模块的输出电压。
各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接。
步骤31：根据各MPPT模块的输出电压向各MPPT模块输出调节电压，以调解各MPPT模块分别对应的输出电压，直至各MPPT模块分别对应的输出电压相同。
根据各MPPT模块的输出电压向各MPPT模块输出调节电压，以使各MPPT模块分别根据调节电压调节各MPPT模块的输入功率以调解各MPPT模块分别对应的输出电压，直至各MPPT模块分别对应的输出电压相同。
由于各MPPT模块以并联方式连接，各MPPT模块的输入电压均相同，只有使各MPPT模块的输出电压也一样，才能使各MPPT模块具有相同的输出特性，从而具备各MPPT模块并联使用的条件。各MPPT模块能并联使用，则可将其中一个或多个MPPT模块作为备份，当有一个或多个MPPT模块损坏或出现故障时，因有备份的MPPT模块，其余的MPPT模块仍能满足太阳能电池的输出要求，因此不会影响太阳能电池供电系统的输出性能。
本发明实施例太阳能电池输出电压的调节方法，将各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池输出端连接后，MPPT模块根据监控装置输出的调节电压调节各自的输入功率，以调节各自的输出电压直至相同，从而满足了各MPPT模块并联使用的条件。在相互并联的各MPPT模块的输入端公共点与太阳能电池的输出端连接的情况下，可将一个或多个MPPT模块作为备份使用，当一个MPPT模块出现故障不能使用时，其它MPPT模块仍满足太阳能电池的输出功率要求，从而有利于提高对太阳能电池所产生的能量的利用率。
图4为本发明第四实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的应用场景电路结构示意图。如图4所示的应用场景太阳能电池供电系统包括：一个最大输出功率为70W的太阳能电池、二个额定功率为70W的MPPT模块，和监控装置。太阳能电池的输出端与相互并联的二个MPPT模块输入端的公共点连接。监控装置向各MPPT模块输出调节电压，以使各MPPT模块根据该调节电压调节各自的输入功率，从而调节各自的输出电压。
图5为本发明第四实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法的流程图，图5所示的实施例是以图4所示的应用场景为例，对本发明第四实施例提供的太阳能电池输出电压的调节方法进行说明。本实施例的执行主体具体可为图1或图2所示的实施例中的监控装置。如图5所示，本实施例太阳能电池输出电压的调节方法包括：
步骤50：获取各MPPT模块的输出电压。
在太阳能电池向二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，监控装置分别采集第一MPPT模块的输出电压和第二MPPT模块的输出电压，获取第一MPPT模块的输出电压的采样值V1和第二MPPT模块的输出电压的采样值V2。
步骤51：确定各MPPT模块的输出电压中的最大值为第一调节电压。
监控装置确定V1和V2中最大值为第一调节电压，第一调节电压记为V0(1)。若V1＞V2，则V0(1)＝V1，否则V0(1)＝V2。
步骤52：向各MPPT模块分别输入第一调节电压，以使各MPPT模块根据第一调节电压调节各自的输入功率。
监控装置确定第一调节电压后，向各MPPT模块输出第一调节电压V0(1)，以使各MPPT模块根据第一调节电压V0(1)调节各自的输入电压和输入电流。从而调节各自的输入功率和输出电压。
在步骤52中，MPPT模块根据第一调节电压调节各自的输入电压和输入电流以调节各自的输入功率和输出电压，具体过程如下：
参考图4，将初始时刻各MPPT模块的输出电压V1和V2输入到与门电路，与门电路经过与运算后输出所有MPPT模块的最大输出电压VREF，VREF为V1和V2中的之一。将该最大输出电压VREF输入监控装置后，监控装置根据该最大输出电压输出第一调节电压V0(1)。监控装置将输出的第一调节电压V0(1)分别输入到各MPPT模块的控制芯片。控制芯片先对第一调节电压V0(1)进行电压转换处理，再输入到误差放大器的正相输入端。该误差放大器的反相输入端与各MPPT模块的输出电压V1或V2相连。误差放大器将正相输入端的电压与反相输入端的电压经过差分运算后，得到误差电压。之后，将该误差电压输入到比例积分(Proportional Integral，简称PI)调节电路，PI调节电路根据该误差电压向脉宽调节电路输出调变信号。该调变信号用以控制脉宽调变(Pulse Width Modulation，简称PWM)电路输出控制金属氧化物半导体场效应管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET)导通或截止的驱动信号，从而改变MOSFET管的导通时间占整个开关周期的比值，即MOSFET管的占空比。通过对各MPPT模块的输出电压调节后，使各MPPT模块的输出电压相同，并趋近于监控装置向MPPT模块输入的调节电压V0(1)。
通过调节MOSFET管的占空比，即可调节下一时刻各MPPT模块的输入电压和输入电流，进而调节下一时刻的输入功率和输出电压。误差放大器输出的误差电压和MOSFET管的占空比之间为线性关系，误差电压越大，占空比也就越大，从而MPPT模块的输出电压也越大。
步骤53：检测各MPPT模块根据第一调节电压调节各自的输入功率时，各MPPT模块分别对应的调节后的输出电压，以及各MPPT模块的输入功率，并计算所有MPPT模块的第一输入总功率。
监控装置检测各MPPT模块的输入电压和输入电流，获取各MPPT模块的输入功率P11和P21，以及各MPPT模块分别对应的调节后的输出电压V1’和V2’。根据P11和P21，计算出所有MPPT模块的第一输入总功率P1，P1为P11、P21之和，即P1＝P11+P21。
步骤54：根据第一调节电压确定第二调节电压后，向各MPPT模块分别输出第二调节电压，使各MPPT模块根据第二调节电压调节各自的输入功率。
改变第一调节电压的步长记为dv，第二调节电压V0(2)大于第一调节电压V0(1)，确定第二调节电压V0(2)为：V0(2)＝V0(1)+dv。监控装置分别向各MPPT模块输第二调节电压V0(2)，以使各MPPT模块根据第二调节电压调节各自的输入功率，从而调节各MPPT模块的输出电压，具体调节过程参见步骤52中的描述。
步骤55：检测各MPPT模块根据第二调节电压调节各自的输入功率时，各MPPT模块的输入功率，并计算所有MPPT模块的第二输入总功率。
监控装置向各MPPT模块输入第二调节电压V0(2)后，检测各MPPT模块的输入电压和输入电流，获取各MPPT模块的输入功率P12和P22，以及各MPPT模块分别对应的调节后的输出电压V1”和V2”。根据P12和P22，计算出所有MPPT模块的第二输入总功率P2，P2为P12、P22和，即P2＝P12+P22。
步骤56：根据第一调节电压确定第三调节电压后，向各MPPT模块分别输出第三调节电压，使各MPPT模块根据第二调节电压调节各自的输入功率。
第三调节电压V0(3)小于第一调节电压V0(1)，确定第三调节电压V0(3)为：V0(3)＝V0(1)-dv。监控装置分别向各MPPT模块输出第二调节电压V0(3)，以使各MPPT模块根据第三调节电压调节各自的输入功率，从而调节各MPPT模块的输出电压，具体调节过程参见步骤52中的描述。
步骤57：检测各MPPT模块根据第三调节电压调节各自的输入功率时，各MPPT模块的输入功率，并计算所有MPPT模块的第三输入总功率。
监控装置向各MPPT模块输出第三调节电压V0(3)后检测各MPPT模块的输入电压和输入电流，获取各MPPT模块的输入功率P13和P23。根据P12和P22，计算出所有MPPT模块的第三输入总功率P3，P3为P13、P23和，即P3＝P13+P23。
步骤58：判断第一输入总功率是否为功率最大值。
若P1＞P2且P1＞P3，则执行步骤59；否则执行步骤510。
当P1＞＝P2且P1＞＝P3时，说明此时各MPPT模块跟踪到了太阳能电池的最大输出功率点。
图6为太阳能电池的P-V曲线示意图，如图6所示的P-V曲线可知，在太阳能电池输出电压为V0时，太阳能电池的输出功率最大，即太阳能电池的最大功率点Pmax对应的输出电压为V0。在输出电压小于V0时，太阳能电池的输出功率随着输出电压的增大而逐渐增大；在输出电压大于V0时，太阳能电池的输出功率随着输出电压的增大而减小；太阳能电池输出电压V0对应的输出功率均大于左右两侧电压对应的输出功率。因此，当此，当V0(1)对应的功率P1，大于或等于V0(1)+dv(即V0(2))对应的功率P2，且大于或等于V0(1)-dv(即V0(3))对应的功率P3时，说明V0(1)为最大功率点对应的工作电压，P1为太阳能电池的最大功率点。
步骤59：判断V1’和V2’是否相同。
若V1’与V2’相同，则执行步骤513；否则执行步骤52，直至V1’与V2’相同。
步骤510：判断功率最大值是否为第二输入总功率。
当P2＞P1且P2＞P3，或P3＞P1且P3＞P2时，说明此时各MPPT模块还没有跟踪到了太阳能电池的最大输出功率点。需继续重复上述调节操作，以跟踪到太阳能电池的最大输出功率点。
若P2＞P1且P2＞P3，则执行步骤511；否则执行步骤512。
步骤511：确定V0(2)为下一次循环中新的第一调节电压。
将V0(2)作为下一次循环中的第一调节电压，即V0(1)＝V0(2)，继续从步骤52开始执行。
步骤512：确定V0(3)为下一次循环中新的第一调节电压。
将V0(3)作为下一次循环中的第一调节电压，即V0(1)＝V0(3)，继续从步骤512开始执行。
步骤513：向各MPPT模块重复输出电压V0(1)。
在MPPT模块的输入总功率达到太阳能电池的最大输出功率，且各MPPT模块的输出电压相同时，为了在光照和温度不发生变化的情况下，使MPPT模块的输入总功率始终保持在第一输入总功率P1(即，光照和温度不发生变化的情况下，太阳能电池的最大输出功率)附近，监控装置继续向各MPPT模块输出第一输入总功率P1对应的第一调节电压V0(1)。当光照和温度发生变化时，太阳能电池的最大输出功率也会随之改变，为使MPPT模块始终跟踪太阳能电池的最大输出功率，监控装置继续从步骤52开始执行调节各MPPT模块输入功率的操作。
在上述方案中，具体实现本实施例太阳能电池输出电压的调节方法的装置或设备参见图2对应的实施例的描述。
虽然本实施例是以一个太阳能电池和二个MPPT模块为例进行说明，但本领域技术人员可以理解，当太阳能供电系统中包括更多太阳能电池和/或更多MPPT模块时，均可采用类似本实施例技术方案进行太阳能电池输出电压的调节。
本发明实施例太阳能电池输出电压的调节方法，将各MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池输出端连接后，MPPT模块根据监控装置输出的调节电压调节各自的输入功率，以调节各自的输出电压直至相同，从而满足了各MPPT模块并联使用的条件。同时，在调节各MPPT输入功率的过程中，还促使所有MPPT模块的输入总功率达到最大，即使太阳能电池的输出总功率达到最大。因此，在相互并联的各MPPT模块的输入端公共点与太阳能电池的输出端连接的情况下，可将一个或多个MPPT模块作为备份使用。当一个MPPT模块出现故障不能使用时，其它MPPT模块的总功率仍满足太阳能电池的输出功率要求，并且还促使太阳能电池始终工作在最大输出功率点附近，从而有利于提高对太阳能电池所产生的能量的利用率。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池供电系统，其特征在于，包括：太阳能电池、至少二个最大功率点跟踪MPPT模块和监控装置；
所述太阳能电池的输出端与各所述MPPT模块的输入端的公共点连接，用于向各所述MPPT模块分别提供共同的输入电压；
各所述MPPT模块输出端的公共点分别与负载及所述监控装置连接；
所述监控装置，用于获取各所述MPPT模块的输出电压，根据各所述MPPT模块的输出电压向所述各MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别调节各所述MPPT模块的输入功率，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池供电系统，其特征在于，所有所述MPPT模块的总功率大于或等于所述太阳能电池的最大输出总功率。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池供电系统，其特征在于，所述监控装置包括：
输出电压获取模块，用于在太阳能电池向至少二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各所述MPPT模块的输出电压；
输出电压调节模块，用于根据各所述MPPT模块的输出电压向各所述MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调节各MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池供电系统，其特征在于，所述输出电压调节模块包括：
第一调节电压确定单元，用于确定获取的各所述MPPT模块的输出电压中的最大值，为第一调节电压；根据所述第一调节电压，确定第二调节电压和第三调节电压；并分别向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压、所述第二调节电压和所述第三调节电压；所述第二调节电压大于所述第一调节电压；所述第三调节电压小于所述第一调节电压；
第一总功率获取单元，用于获取各所述MPPT模块根据所述第一调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第一输入总功率和各所述MPPT模块分别对应的输出电压；以及各所述MPPT模块分别根据所述第二调节电压和所述第三调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率；
决策单元，用于在所述第一输入总功率分别大于或等于所述第二输入总功率和所述第三输入总功率、且各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压。
5.一种太阳能电池输出电压的调节方法，其特征在于，包括：
在太阳能电池向至少二个并联的最大功率点跟踪MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各所述MPPT模块的输出电压，各所述MPPT模块输入端的公共点与所述太阳能电池的输出端连接；
根据各所述MPPT模块的输出电压向各所述MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调节各所述MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池输出电压的调节方法，其特征在于，根据各所述MPPT模块的输出电压输出调节电压，各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调节各所述MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同，包括：
确定获取的各所述MPPT模块分别对应的输出电压中的电压最大值，为第一调节电压；根据所述第一调节电压，确定第二调节电压和第三调节电压，并分别向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压、所述第二调节电压和所述第三调节电压；所述第二调节电压大于所述第一调节电压，所述第三调节电压小于所述第一调节电压；
获取各所述MPPT模块根据所述第一调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第一输入总功率和各所述MPPT模块分别对应的输出电压；以及各所述MPPT模块分别根据所述第二调节电压和所述第三调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率；
在所述第一输入总功率分别大于或等于所述第二输入总功率和所述第三输入总功率、且各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池输出电压的调节方法，其特征在于，在所述第一输入总功率分别大于或等于所述第二输入总功率和所述第三输入总功率、且各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压之前，还包括：
在所述第二输入总功率或所述第三输入总功率大于所述第一输入总功率，或各所述MPPT模块分别对应的输出电压不相同时，重复以下步骤，直至所述第一输入总功率分别大于或等于所述第二输入总功率和所述第三输入总功率、且各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同：
确定所述第一输入总功率、第二输入总功率和第三输入总功率中的总功率最大值，并根据所述总功率最大值对应的所述第一调节电压或所述第二调节电压或所述第三调节电压，确定新的第一调节电压；
根据所述新的第一调节电压确定新的第二调节电压和新的第三调节电压，并分别向各所述MPPT模块输出所述新的第一调节电压、所述新的第二调节电压和所述新的第三调节电压；所述新的第二调节电压大于所述新的第一调节电压，所述新的第三调节电压小于所述新的第一调节电压；
获取各所述MPPT模块根据所述新的第一调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第一输入总功率和各所述MPPT模块分别对应的输出电压；以及各所述MPPT模块分别根据所述新的第二调节电压和所述新的第三调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率。
8.一种监控装置，其特征在于，包括：
输出电压获取模块，用于在太阳能电池向至少二个并联的MPPT模块分别提供共同的输入电压时，获取各所述MPPT模块的输出电压；各所述MPPT模块输入端的公共点与太阳能电池的输出端连接；
输出电压调节模块，用于根据各所述MPPT模块的输出电压向各所述MPPT模块输出调节电压，以使各所述MPPT模块分别根据所述调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率以调节各所述MPPT模块分别对应的输出电压，直至各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同。
9.根据权利要求8所述的监控装置，其特征在于，所述输出电压调节模块包括：
第一调节电压确定单元，用于确定获取的各所述MPPT模块的输出电压中的最大值，为第一调节电压；根据所述第一调节电压，确定第二调节电压和第三调节电压；并分别向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压、所述第二调节电压和所述第三调节电压；所述第二调节电压大于所述第一调节电压；所述第三调节电压小于所述第一调节电压；
第一总功率获取单元，用于获取各所述MPPT模块根据所述第一调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第一输入总功率和各所述MPPT模块分别对应的输出电压；以及各所述MPPT模块分别根据所述第二调节电压和所述第三调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率；
决策单元，用于在所述第一输入总功率分别大于或等于所述第二输入总功率和所述第三输入总功率、且各所述MPPT模块分别对应的输出电压相同时，向各所述MPPT模块输出所述第一调节电压。
10.根据权利要求9所述的监控装置，其特征在于，所述输出电压调节模块还包括：
第二调节电压确定单元，用于确定所述第一输入总功率、第二输入总功率和第三输入总功率中的总功率最大值，并根据所述总功率最大值对应的所述第一调节电压或所述第二调节电压或所述第三调节电压，确定新的第一调节电压；根据所述新的第一调节电压确定新的第二调节电压和新的第三调节电压，并分别向各所述MPPT模块输出所述新的第一调节电压、所述新的第二调节电压和所述新的第三调节电压；所述新的第二调节电压大于所述新的第一调节电压，所述新的第三调节电压小于所述新的第一调节电压；
第二总功率获取单元，用于获取各所述MPPT模块根据所述新的第一调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第一输入总功率和各所述MPPT模块分别对应的输出电压；以及各所述MPPT模块分别根据所述新的第二调节电压和所述新的第三调节电压调节各所述MPPT模块的输入功率时，所述MPPT模块的第二输入总功率和第三输入总功率。
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