CN102201752A - 单级式光伏逆变mppt方法 - Google Patents

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章伟康
褚君浩
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SHANGHAI SOLAR BATTERY RESEARCH AND DEVELOPMENT CENTER
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Abstract

本发明公开了无DC-DC变换的单级式光伏逆变MPPT方法，所述方法包括如下步骤：(1)最大功率点迁跃时启动MPPT算法；(2)基于正弦波单周期或半周期的MPPT控制算法。本发明使逆变系统达到要求的动态性能指标，获得很高的逆变效率。

Description

单级式光伏逆变MPPT方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏发电和电力电子学与技术的领域，特别涉及一种无DC-DC变换的单级式逆变方法下光伏发电MPPT方法和算法。
背景技术：
随着光伏发电系统的发展及诸多光伏发电并网运行的实现，人们对光伏并网逆变器的性能要求日益升高，如何提高光伏逆变器的稳定性和效率成为当前电力电子研究的焦点之一。光伏逆变器的效率很大程度上决定着光伏发电系统的利用效率，目前光伏逆变器主要有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路等，多属于两级逆变器，即在逆变器前端引入了DC-DC变换电路。两级逆变器运行时，前端DC-DC电路中存在多重电磁能量变换，储能元件电感器和电容器引起多个功率损耗，阻碍了逆变效率的提高。因而替代或剔除前级DC-DC变换电路，简化逆变电路结构，是探索高效逆变器的重要途径。
发明内容：
本发明是在简化两级式逆变电路结构，研究正弦波周期稳幅条件下基于电荷流积均衡(ICF)的单级式光伏逆变机制和方法，减少电能交换环节和提高逆变电路效率的基础上，提出和实现检测启动MPPT和MPPT计算控制的新方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
单级式光伏逆变MPPT方法，所述方法包括如下步骤：
(1)提出和采用功率电压法(DPDVM)的MPPT启动算法，DPDVM的特点是能有效捕捉电池组件I-V特性的功率变化点和变化方向，检测计算量小，判别快捷，控制精确可靠；
(2)采用基于正弦波单周期或半周期的电量计算，实现光照和电网电压变化下的连续MPPT的控制算法，包括连续MPPT的算法模型和控制流程，有效和稳定的实现光伏发电最大功率点跟踪。
本发明的逆变系统控制由多个闭环控制环节组成，包括输入控制的MPPT反馈调节和输出控制的逆变PWM调节，使系统稳定工作在MPP点。当光伏环境变化较大较快时，采用模糊PID或参数整定自适应方式在输入输出环节间构成MPP状态反馈控制环节，实现系统最佳动态控制性能，使逆变系统获得较高的效率和稳定性。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为无DC-DC变换逆变系统的电路图；
其中：E为电源，S1、S2、S3、S4为逆变桥，D、D1、D2、D3、D4为二极管，G为公网电源，L、Le为电感，C、Ce、
Figure GSA00000064011300021
为电容。
图2为直联方式的电池组件I-V特性上PMW开关周期动态过程的示意图。
图3为MPPT调节的基本流程图。
图4为改进的MPPT调节的流程图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
由图1可知，本发明中单级式光伏逆变基本模型由前级电路光伏电源E、4个逆变桥堆S1-S4输出级电路和来自公用电网的电网电源G组成。周期时段上，换流过程中由储能元件保持MPP偏置电压，在能率最大化下满足系统MPPT运行。光伏电源E在光照下激发光生电荷，向储能元件C和逆变桥S1-S4输送电流。
电荷的灌入和灌出速率不同时，电容和电感储能元件电压迁移，因此需要两个能流转换的子环反馈控制和MPP状态反馈外环干预下实现MPPT逆变运行。
MPP能流和逆变的控制由级联的逻辑前级和电路后级两级完成。逻辑输入级完成算法DC-DC变换，控制能流和MPP偏置电压调节。在物理后级逆变调制下，逻辑前级输出后级输入的直流偏置分量Uc和脉动分量Δuc。脉动电压Δu的频率fc是正弦调制信号频率fs的两倍。如图2所示，从光伏电源I-V特性观测，PWM单个开关周期τ上，直联耦合运行的物理过程如图3所示。光伏环境变化的MPP电压迁跃调节是由非等电荷过程实现的。
MPPT启动算法基于功率电压法(DPDVM)。DPDVM的特点是检测计算量小，判别快捷，控制精确可靠。低频稳态工作下，组件的输出电流波形与u c是一致的。通过太阳能光伏电池的简化数学模型可推导出光照和逆变负载变化时光生电压的变化，从而获得光照变化下启动MPPT的监测反馈控制方法，如下表所示：
Figure GSA00000064011300031
光照环境变化下将启动和引导单次连续MPPT过程，根据控制策略改变逆变负载，使电路系统从原来的MPP稳态迁跃到新的MPP工作状态。MPPT调节的基本方法是，调节正弦周期的逆变负载，检测PWM开关周期的电压和电流，计算正弦周期的离散积功率，比较相邻功率的大小，判断负载调节方向并改变负载，重复循环这些步骤，直至求得新的MPP。MPPT调节流程如图3所示。若调节过程中发生光照或负载变化，则根据组件输出电压微分和功率微分变化获得MPPT算法的控制增量，从而得到改进的MPPT调节流程，如图4所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.单级式光伏逆变MPPT方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)提出和采用功率电压法DPDVM的MPPT启动算法，DPDVM的特点是检测计算量小，判别快捷，控制精确可靠；
(2)采用基于正弦波单周期或半周期的电量计算，实现光照和电网电压变化下的连续MPPT的控制算法，包括连续MPPT的算法模型和控制流程。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113885602A (zh) * 2021-09-09 2022-01-04 北京无线电计量测试研究所 一种提高温度控制稳定性方法和装置

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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110928