CN102118122B - 实现最大功率点跟踪方法、发电模块、控制模块及系统 - Google Patents

实现最大功率点跟踪方法、发电模块、控制模块及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及实现最大功率点跟踪方法、占空比输出装置、发电模块、控制模块及系统。方法包括:S1、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是则进入步骤S2;S2、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;S3、依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;S4、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比。本发明引入预设功率阈值,可快速实现占空比的调整,达到最大功率点,提高了光伏发电效率。采用集中控制和分散控制,提高了光伏发电系统可靠性。

Description

实现最大功率点跟踪方法、发电模块、控制模块及系统
技术领域
本发明涉及光伏发电,更具体地说,涉及一种实现最大功率点跟踪方法、占空比输出装置、发电模块、控制模块及系统。
背景技术
光伏器件是光伏发电系统电能的来源,能否充分发挥光伏器件的效用对整个光伏发电系统具有重要的作用,光伏器件的输出功率是光伏器件所受日照强度、器件结温的非线性函数。即使在外部环境稳定的情况下,光伏器件的输出功率也会随着外部负载的变化而变化,只有当外部负载与光伏器件达到阻抗匹配时,光伏器件才会输出最大功率,此时称光伏器件工作在最大功率点(Maximum Power Point,简称MPP)。为了充分发挥光伏器件的效能,需根据外部环境和负载情况不断调节光伏器件的工作点使其输出最大功率,将此功率调节过程成为最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)。
就目前的最大功率点跟踪(MPPT)方法而言,基本上都存在一定的不足,例如存在功率振荡和误判,使得检测的准确度较低。而为了获得较高的检测精度就需要增加额外的检测设备,从而导致了成本的增加等等。例如固定电压法,虽控制简单但是控制精度低,且仅适用于功率较小、日照情况稳定的场合。
因此,如何能够实现MPPT,既能达到一定的快速性和准确性,又能够不增加成本是需要急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述功率振荡和误判以及成本高的缺陷,提供一种实现最大功率点跟踪方法、占空比输出单元、发电模块、控制模块及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种实现最大功率点跟踪方法,包括:
S1、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则进入步骤S2;
S2、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
S3、依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
S4、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比。
在本发明所述的实现最大功率点跟踪方法中,
在所述步骤S4之后还包括步骤:
S5、下发所述输出的占空比给所述发电模块;
在所述步骤S1之前还包括步骤:
S0、判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则进入步骤S1;若否,则计算初始占空比,并输出初始扰动方向和所述初始占空比,进入所述步骤S5。
在本发明所述的实现最大功率点跟踪方法中,
在所述步骤S4之后还包括步骤:
S5、所述发电模块执行所述输出的占空比;
在所述步骤S1之前还包括:
S01、判断控制所述发电模块的控制模块是否有效,或者判断多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则进入步骤S02;若否,则获取控制模块下发的占空比,进入所述步骤S5;
S02、判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则进入所述步骤S1,若否,则计算初始占空比,并输出初始扰动方向和所述初始占空比,进入所述步骤S5。
在本发明所述的实现最大功率点跟踪方法中,
步骤S2具体包括:
判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向。
在本发明所述的实现最大功率点跟踪方法中,
所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,其中,步骤S4具体包括:
依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;
判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比。
本发明还提供一种实现最大功率点跟踪的占空比输出装置,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比。
本发明还提供一种发电模块,包括:占空比输出装置和执行单元;
占空比输出装置包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
执行单元,用于执行所述输出的占空比。
本发明还提供一种控制模块,包括:占空比输出装置和下发单元;占空比输出装置包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
下发单元,用于下发所述输出的占空比给发电模块。
本发明还提供一种实现最大功率点跟踪的系统,所述系统包括控制模块和多个发电模块,所述控制模块为所述多个发电模块提供占空比,其中所述控制模块包括第一判断单元、占空比输出单元、下发单元;
第一判断单元,用于判断所述控制模块所控制的发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至所述下发单元;若否,则计算初始占空比并输出初始扰动方向和所述初始占空比至所述下发单元;
占空比输出装置,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
下发单元,用于将所述输出的占空比下发到所述发电模块以供所述发电模块使用。
在本发明所述的实现最大功率点跟踪的系统中,所述发电模块包括第二判断单元、第三判断单元、占空比输出单元、执行单元;
第二判断单元,用于判断控制所述发电模块的所述控制模块是否有效,或者判断所述多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则由第三判断单元继续判断所述发电模块是否处于工作状态;若否,则获取所述控制模块下发的占空比并输出给所述执行单元,由执行单元执行该占空比;
第三判断单元,用于判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至所述下发单元,若否,则计算初始占空比,并输出所述初始占空比和给定的初始扰动方向至所述下发单元;
占空比输出装置,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
执行单元,所述发电模块执行所述输出的占空比。
本发明的有益效果是,通过引入预设功率阈值,使得快速地实现占空比的调整,达到最大功率点,提高了光伏发电效率。
进一步地,采用控制模块和发电模块的集中控制和分散控制,实现开机和关机的占空比下发控制、功率趋势关机控制、电流断续和连续时的MPPT占空比控制,提高了光伏发电系统的可靠性。各个发电模块之间能够很好的协调和实现MPPT。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪方法示意图;
图2是依据本发明的由控制模块执行的实现最大功率点跟踪方法示意图;
图3是依据本发明的由发电模块执行的实现最大功率点跟踪方法示意图;
图4是图1中步骤102的详细流程图;
图5是图1中步骤104的详细流程图;
图6是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪的占空比输出装置结构示意图;
图7是依据本发明的可实现最大功率点跟踪的发电模块结构示意图;
图8是依据本发明的可实现最大功率点跟踪的控制模块结构示意图;
图9是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪的系统900结构示意图;
图10是图9中的发电模块902的结构示意图。
具体实施方式
图1是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪方法100示意图。
步骤101、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则进入步骤102;这里的延时时间是发电模块用来执行上一次MPPT下发的占空比的时间。
步骤102、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
步骤103、依据所述经过调整的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;即增加发电模块的占空比或者减小发电模块的占空比。
步骤104、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比。
图2是依据本发明的由控制模块来执行的实现最大功率点跟踪方法200示意图,方法200由控制模块来执行。控制模块为光伏发电模块下发占空比。其中,步骤202-205与图1的步骤101-104相同。
步骤201、判断控制模块所控制的发电模块是否处于工作状态,若是,则进入步骤202;若否,则计算初始占空比,并输出给定的初始扰动方向和所述初始占空比,进入步骤206;
步骤202、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则进入步骤203;
步骤203、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
步骤204、依据所述经调整的扰动方向扰动前次MPPT的占空比;
步骤205、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
步骤206、下发所述输出的占空比给所述发电模块。
图3是依据本发明另一实施例的实现最大功率点跟踪方法300示意图,方法300由发电模块来执行,所述发电模块为光伏发电模块。其中,步骤303-306与图1的步骤101-104相同。
步骤301、判断控制所述发电模块的控制模块是否有效或多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则进入步骤302;若否,则获取控制模块下发的占空比,进入步骤307;
步骤302、判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则进入步骤303,若否,则计算初始占空比,并输出给定的初始扰动方向和所述初始占空比,进入步骤307。
步骤303、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则进入步骤304;
步骤304、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
步骤305、依据所述经调整的扰动方向扰动前次MPPT的占空比;
步骤306、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
步骤307、所述发电模块执行所述输出的占空比。
在图1中步骤102具体包括以下步骤,如图4所示。
步骤1021、判断前次功率(Pold)与预设功率阈值(Pgap)之间的差值和当前功率(Pnow)的大小关系,若所述差值大于当前功率,则进入步骤1022,否则进入步骤1023。
步骤1022,调整扰动方向。一般情况下,占空比增大的方向为正向扰动方向,占空比减小的方向为反向扰动方向。在此步骤中,如果原来扰动方向为正向,则将扰动方向改为反向;反之,如果原来扰动方向为反向,则将扰动方向改为正向。
步骤1023,判断前次功率与预设功率阈值之间的和值和当前功率的大小关系,若所述和值小于当前功率,则进入步骤1024,若所述和值大于或等于当前功率,则进入步骤1025。
步骤1024,维持扰动方向不变。
步骤1025,调整步长和扰动方向。一般情况下,占空比增大的方向为正向扰动方向,占空比减小的方向为反向扰动方向。在此步骤中,如果原来扰动方向为正向,则将扰动方向改为反向;反之,如果原来扰动方向为反向,则将扰动方向改为正向。
步长是用于步骤103中扰动占空比时使用的。使用调整后的步长和调整后的扰动方向来扰动占空比。
图5是图1中步骤104的详细流程图。其中,工作参数包括发电模块的电压和输入功率。
步骤1041,依据发电模块的电压和输入功率对扰动后的占空比进行限制,即不让上述的占空比过大或者过小,从而达到保护执行这些占空比的发电模块的安全的目的。可以根据电压或其他物理量(比如电流,功率)对下发占空比进行限制。对功率的判断包括对输入和/或输出功率的判断。
步骤1042,判断经限制的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值(给发电模块的占空比设置的一个下限值),若是,则进入步骤1043。若否,则进入步骤1044。
步骤1043,调整所述经限制的占空比并输出。对占空比的调整是指对占空比进行调变,例如:若占空比长时间处于50,则让占空比突变到500,从而可以激励太阳能电池板放出功率,从而重新启动一轮最大功率寻优过程。在长期阴天的情况下,占空比就会长时间处于最小状态,如果随后的天气变得阳光明媚,为了使得太阳能电池板能够输出较多功率,就需要提高占空比,这样太阳能电池板才能接收到较多的太阳能,从而输出较多的功率。如果不做调整,则太阳能电池板就一直处于最小的占空比阈值,没办法获取能量。
步骤1044,输出经限制后的占空比。
图6是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪的占空比输出装置600结构示意图。占空比输出装置600包括:延时时间判断单元601、功率判断单元602、扰动单元603、占空比输出单元604。
延时时间判断单元601,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元602进行处理;
功率判断单元602,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元603,用于依据所述经调整的扰动方向扰动前次MPPT的占空比;
占空比输出单元604,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比。
图7示出了依据本发明的可实现最大功率点跟踪的发电模块700结构示意图,包括:占空比输出装置701和执行单元702。占空比输出装置701如图6中的601所示,这里不再赘述。
执行单元702,用于执行占空比输出装置701所输出的占空比。
图8示出了依据本发明的可实现最大功率点跟踪的控制模块800结构示意图,包括:占空比输出装置801和下发单元802。占空比输出装置801如图6中的601所示,这里不再赘述。
下发单元802,用于下发占空比输出装置801所输出的占空比给发电模块。发电模块使用该占空比来执行发电任务。
图9是依据本发明一实施例的实现最大功率点跟踪的系统900结构示意图,所述系统包括控制模块901和多个发电模块902。其中控制模块901为所述多个发电模块902提供占空比。
其中所述控制模块901包括第一判断单元9011、占空比输出装置9012、下发单元9013。占空比输出装置9012与图6中的601结构相同。
第一判断单元9011,用于判断控制模块所控制的发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至下发单元;若否,则计算初始占空比,并输出初始扰动方向和所述初始占空比至下发单元;
占空比输出装置9012,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
下发单元9013,用于将输出的占空比下发到所述发电模块以供发电模块902使用。发电模块902包括执行单元(未示出),执行单元使用该占空比来进行发电工作。
在本发明另一实施例中,图9中发电模块902包括执行单元9024,另外还可以包括第二判断单元9021、第三判断单元9022、占空比输出装置9023,如图10所示。执行单元9014既可以执行控制模块下发给它的占空比,也可在控制模块无效(不在线,或者无法正常工作)或多个发电模块中仅有自己在线时,使用自己的占空比输出装置9023输出的占空比来执行发电任务。其中占空比输出装置9023与占空比输出装置9012和图6中的601等占空比输出装置结构相同。
第二判断单元9021,用于判断控制所述发电模块的控制模块是否有效或多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则由第三判断单元继续判断所述发电模块是否处于工作状态;若否,则获取控制模块下发的占空比并输出给执行单元,由执行单元执行该占空比;
第三判断单元9022,用于判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至下发单元,若否,则计算初始占空比并输出给定的初始扰动方向和所述初始占空比至下发单元;
占空比输出装置9023,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
执行单元9014,所述发电模块执行所输出的占空比。
本发明提供的最大功率方法、系统可实现集中控制和分散控制两种控制方法,两种实现方法互为补充,增加了应用于光伏系统时的可靠性以及MPPT的准确性,防止发电模块在工作时受到模块之间的干扰而产生误判的现象。系统在运行时,绝大多数时间处于集中控制下,控制模块根据采样数据来进行MPPT控制,各个发电模块仅仅为总控模块的执行器,这样就可以做到各个发电模块动作的统一,增加MPPT运行的准确性。为了增加系统的可靠性,提高系统的发电效率,在仅有本发电模块在线发电或总控失效的情况下,MPPT实行分散独立控制,即各个发电模块独立自主的根据本模块的采样数据进行MPPT算法实现。
对于本发明的技术方案,有以下要注意:不同于以往的扰动观察法,增加一个回差处理(Pgap),在回差范围以内(Pold-Pgap和Pold+Pgap之间)的时候,比如在最大功率点的时候,该方法仅仅在两个点移动,功率的波动范围小,优于以往的扰动观察法。另外,根据电池电压实际工作值(或输出功率)值,对下发的最大占空比进行了限制,从而减小了输入电压纹波,限制住了发电模块母线上限值,有利于可靠工作。
当由于外部原因导致MPPT判断错误而下发较小的占空比(即太阳能电池板无法输出功率时),通过跳变控制(判断占空比是否长时间处于最小占空比状态),这个跳变值要根据实际情况合理选择(即不能太大,防止把电池板拉死;也不能太小,这样没有太大的寻优空间)。控制模块寻优扰动的时间常数要与发电模块PV输入侧和逆变侧(母线到电网侧,把太阳能电池的能量转化为交流电输送到电网,实现发电功能)的控制时间与寻优时间配合得当(依据是系统输出最大功率),以实现更高的效率。本发明可实现功率趋势开关机控制,通过控制模块的总控,对输入功率进行检测,当判断出一个功率下降过程时,且输入功率低于一定值时对下发的占空比进行限制,防止过大占空比下发导致把电池板拉死,然后满足一定条件后关机。
本发明还可使用其他任何变量(电流、电压)的扰动来实现该方法。该方法适用于扰动法,也适用于三点法。关于扰动法和三点法现有技术有详细介绍,此处不再赘述。对下发占空比的限制可以是根据电压,也可以是其他数据量(比如电流,功率)。对功率的判断包括输入和/或输出功率。

Claims (8)

1.一种实现最大功率点跟踪方法,其特征在于,包括:
S1、判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则进入步骤S2;
S2、判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向,其中所述步骤S2具体包括:判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向;
S3、依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
S4、依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比,其中所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,所述步骤S4具体包括:依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比。
2.根据权利要求1所述的实现最大功率点跟踪方法,其特征在于,
在所述步骤S4之后还包括步骤:
S5、下发所述输出的所述经限制和调整后的占空比给所述发电模块;
在所述步骤S1之前还包括步骤:
S0、判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则进入步骤S1;若否,则计算初始占空比,并输出初始扰动方向和所述初始占空比,进入所述步骤S5。
3.根据权利要求1所述的实现最大功率点跟踪方法,其特征在于,
在所述步骤S4之后还包括步骤:
S5、所述发电模块执行所述输出的所述经限制和调整后的占空比;
在所述步骤S1之前还包括:
S01、判断控制所述发电模块的控制模块是否有效,或者判断多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则进入步骤S02;若否,则获取控制模块下发的占空比,进入所述步骤S5;
S02、判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则进入所述步骤S1,若否,则计算初始占空比,并输出初始扰动方向和所述初始占空比,进入所述步骤S5。
4.一种实现最大功率点跟踪的占空比输出装置,其特征在于,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向,其中,所述功率判断单元进一步用于判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比,所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,所述占空比输出单元进一步用于依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比。
5.一种发电模块,其特征在于,包括:占空比输出装置和执行单元;
占空比输出装置包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向,其中,所述功率判断单元进一步用于判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比,所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,所述占空比输出单元进一步用于依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比;执行单元,用于执行所述输出的所述经限制和调整后占空比。
6.一种控制模块,其特征在于,包括:占空比输出装置和下发单元;
占空比输出装置包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向,所述功率判断单元进一步用于判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比,所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,所述占空比输出单元进一步用于依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比;下发单元,用于下发所述输出的所述经限制和调整后占空比给发电模块。
7.一种实现最大功率点跟踪的系统,其特征在于,包括控制模块和多个发电模块,所述控制模块为所述多个发电模块提供占空比,其中所述控制模块包括第一判断单元、占空比输出装置、下发单元;
第一判断单元,用于判断所述控制模块所控制的发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至所述下发单元;若否,则计算初始占空比并输出初始扰动方向和所述初始占空比至所述下发单元;
占空比输出装置,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向,所述功率判断单元进一步用于判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述差值大于所述发电模块当前功率,则调整扰动方向;若所述差值小于或等于当前功率时,则判断所述发电模块前次功率与预设功率阈值之间的和值和所述发电模块当前功率的大小关系,若所述和值小于所述发电模块当前功率,则维持扰动方向不变,若所述和值大于或等于所述发电模块当前功率,则调整步长和扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比,所述工作参数包括所述发电模块的输入电压和输入功率,所述占空比输出单元进一步用于依据所述发电模块的输入电压和输入功率对所述扰动后的占空比进行限制;判断所述限制后的占空比是否长时间处于预设的最小占空比阈值,若是,则调整所述限制后的占空比并输出;若否,则输出所述限制后的占空比;下发单元,用于将所述输出的所述经限制和调整后的占空比下发到所述发电模块以供所述发电模块使用。
8.根据权利要求7所述的实现最大功率点跟踪的系统,其特征在于,所述发电模块包括第二判断单元、第三判断单元、占空比输出装置、执行单元;
第二判断单元,用于判断控制所述发电模块的所述控制模块是否有效,或者判断所述多个发电模块中是否仅有所述发电模块在线,若是,则由第三判断单元继续判断所述发电模块是否处于工作状态;若否,则获取所述控制模块下发的占空比并输出给所述执行单元,由所述执行单元执行该占空比;
第三判断单元,用于判断所述发电模块是否处于工作状态,若是,则由所述占空比输出装置进行处理并输出占空比至所述下发单元,若否,则计算初始占空比,并输出所述初始占空比和给定的初始扰动方向至所述下发单元;
占空比输出装置,包括:
延时时间判断单元,用于判断发电模块前次MPPT的占空比的延时时间是否已到,若否,则获取并输出所述前次MPPT的占空比;若是,则由功率判断单元进行处理;
功率判断单元,用于判断发电模块前次功率与预设功率阈值之间的差值和发电模块当前功率的大小关系,并依据判断结果调整扰动方向;
扰动单元,用于依据所述调整后的扰动方向扰动所述前次MPPT的占空比;
占空比输出单元,用于依据工作参数限制和调整所述扰动后的占空比并输出所述经限制和调整后的占空比;
执行单元,执行所述输出的所述经限制和调整后占空比。
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