一种太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域,更具体地说,涉及一种太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法。
背景技术
随着社会的不断发展能源问题已经变得越来越重要,特别是不可再生能源的不断减少导致的能源危机的加聚,这就使开发新能源成了目前的主要任务,太阳能作为一种新能源,具有取之不尽、用之不竭以及无污染等优点,是未来解决能源问题的重要途径之一。
太阳能光伏发电是通过太阳能电池板将太阳光能转化为电能的一种方式,由太阳能电池的输出特性可知,太阳能光伏逆变器存在唯一的最大功率点。图1A是不同光强下电流与电压的曲线图,图1B是不同光强下功率与电压的曲线图,结合图1A和图1B,太阳能电池的输出特性受光强的变化影响很大,这就使太阳能的输出特性不断改变,最大功率点也在不断改变,另外实际应用中负载的变化也会导致最大功率点的改变,在目前硅太阳能电池的转换效率还不是很高而价格又比较高的情况下,高效率的使用太阳能电池板是非常重要的,因此MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点的跟踪)已经成为太阳能光伏发电的热点问题。MPPT是指能够实时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值(VI),使系统以最高的效率对蓄电池充电。
目前文献以及产品讨论和使用了许多种MPPT方法,如开路电压法、短路电流法、爬山法及其他智能控制算法等,但这些方法大多是基于光强不发生变化来推导和实现的。而在实际应用中光强是不断发生变化的,如果仅用针对固定光强的情况来进行MPPT控制则无法实现最大功率点的准确跟踪,甚至有时会发生最大功率误判的情况。
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无法在光强变化时准确跟踪到最大功率点的缺陷,提供一种太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法,能在光强变化时准确跟踪到最大功率点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法,其特征在于,包括:
第一调节:将当前光伏电压做第一改变,若当前功率小于改变前的功率,则执行第二调节;若判断当前功率不小于改变前的功率,则将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并重复执行第一调节;
第二调节:将当前光伏电压做第二改变,所述第二改变与所述第一改变互为反运算,若判断当前功率小于改变前的功率,则执行所述第一调节;若判断当前功率不小于改变前的功率,则将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并重复执行第二调节。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,在光强逐渐增强时,第一调节、第二调节之前还包括:
S01.将当前光伏电压设定为第一初始电压;
S02.将当前光伏电压做第三改变,并判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S03;若否,则执行第一调节;
S03.判断当前光伏电压与第一初始电压的差值是否小于预设的第一变化电压值,若是,则继续执行步骤S02;若否,则执行步骤S04;
S04.保持当前光伏电压不变,判断当前功率是否逐渐增大,若是,则重复执行步骤S04;若否,则执行第一调节。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,在光强逐渐增强时,第一调节、第二调节之前还包括:
S11.将当前光伏电压作为第一初始电压;
S12.将当前光伏电压做第三改变,判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S13;若否,则执行第一调节;
S13.判断当前光伏电压与第一初始电压的差值是否小于预设的第二变化电压值,若是,则继续执行步骤S12;若否,则执行步骤S14;
S14.将当前光伏电压作为第二初始电压;
S15.将当前光伏电压做第四改变,所述第四改变与所述第三改变互为反运算,判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S16;若否,则执行第一调节;
S16.判断当前光伏电压与第二初始电压的差值是否小于预设的第三变化电压值,若是,则继续执行步骤S15;若否,则执行步骤S11。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,预设的第一变化电压值和预设的第二变化电压值分别根据不同光强下最大功率点处的光伏电压的差异确定。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,第一变化电压值和第二变化电压值分别为20V。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,在光强逐渐减弱时,
第一调节包括:
S31.将当前光伏电压做第一改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S32;若否,则执行步骤S35;
S32.设定第一次数为0;
S33.将当前第一次数加1,并判断当前次数是否小于第一预设次数,若是,则执行步骤S34;若否,则执行第二调节;
S34.将当前光伏电压做第一改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S33;若否,则执行步骤S35;
S35.将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并执行步骤S31;
第二调节包括:
S41.将当前光伏电压做第二改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S42;若否,则执行步骤S45;
S42.设定第二次数为0;
S43.将当前第二次数加1,并判断当前次数是否小于第二预设次数,若是,则执行步骤S44;若否,则执行第一调节;
S44.将当前光伏电压做第二改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S43;若否,则执行步骤S45;
S45.将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并执行步骤S41。
在本发明所述的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法中,第一预设次数为2、3、4、5中的任一个;第二预设次数为2、3、4、5中的任一个。
实施本发明的技术方案,能在光强发生变化时准确跟踪到最大功率点,并使光伏逆变器工作在最大功率点。
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1A是不同光强下电流与电压的曲线图;
图1B是不同光强下功率与电压的曲线图;
图2是本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例一的流程图;
图3A是在光强不变时使用图2所示的方法跟踪最大功率点的示意图;
图3B是在光强逐渐减弱时使用图2所示的方法跟踪最大功率点的示意图;
图3C是在光强逐渐增强时使用图2所示的方法跟踪最大功率点的示意图;
图4是本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例二的流程图;
图5是在光强逐渐增强时使用图4所示的方法跟踪最大功率点的示意图;
图6是本发明本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例三的流程图;
图7是在光强逐渐增强时使用图5所示的方法跟踪最大功率点的示意图;
图8是本发明本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例四的流程图。
具体实施方式
如图2所示,在本发明的太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例一的流程图中,该最大功率点跟踪方法包括:
第一调节:将当前光伏电压做第一改变,若当前功率小于改变前的功率,则执行第二调节;若判断当前功率不小于改变前的功率,则将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并重复执行第一调节;
第二调节:将当前光伏电压做第二改变,所述第二改变与所述第一改变互为反运算,若判断当前功率小于改变前的功率,则执行所述第一调节;若判断当前功率不小于改变前的功率,则将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并重复执行第二调节。
应当说明的是,第二改变和第一改变互为反运算是指,若第一改变是将当前光伏电压增加一个电压变化量,则第二改变是将当前光伏电压减小一个电压变化量。相反地,若第一运算是将当前光伏电压减小一个电压变化量,则第二改变是将当前光伏电压增加一个电压变化量。另外,增加和减小的电压变化量可以相同,也可不同。
该最大功率点跟踪方法即可适用于光强不变的情况,也可适用于光强变化的情况,下面分别结合图3A至图3C说明分别在光强不变、光强逐渐减弱和光强逐渐增强三种情况下是如何跟踪到最大功率点的。
在图3A中,首先规定第一改变为增加一电压变化量,第二改变为减小一电压变化量。若当前工作点在R点,R点在最大功率点A点的左侧,首先,进行第一调节:将当前光伏电压增加一电压变化量,则当前光伏电压由R点所对应的电压变为S点所对应的电压,此时判断当前功率(S点的功率)是大于改变前的功率(R点的功率),则将当前光伏电压(S点的光伏电压)设定为最大功率点电压,然后重复进行第一调节,直到找到A点,即最大功率点。若当前功率点在最大功率点右侧,也可用同样的方法找到最大功率点(如A点右侧的箭头所示),在此不再赘述。
在图3B中,首先规定第一改变为减小一电压变化量,第二改变为增加一电压变化量。若在光强改变前已找到最大功率点A,也就是当前的工作点,此时光强开始逐渐减弱,先执行第一调节,即将当前光伏电压(A点的光伏电压)减小一电压变化量,当前光伏电压变为P点的光伏电压,可判断当前功率(P点的功率)小于改变前的功率(A点的功率),则执行第二调节,将当前光伏电压(P点的光伏电压)增加一电压变化量,当前光伏电压变为Q点的光伏电压,可判断当前功率(Q点的功率)小于改变前的功率(P点的功率),则重新执行第一调节,像这样反复多次,最终可找到改变后的光强下的最大功率点B。
在图3C中,首先规定第一改变为减小一电压变化量,第二改变为增加一电压变化量。若在光强改变前已找到最大功率点A,也就是当前的工作点,此时光强开始逐渐增强,先执行第一调节,即将当前光伏电压减小一电压变化量,当前光伏电压由A点的光伏电压变为M点的光伏电压,可判断当前功率(M点的功率)大于改变前的功率(A点的功率),则重复执行第一调节,直到达到点O,将O点的光伏电压再减小一电压变化量,可判断当前功率小于改变前的功率,则进行第二调节,直到找到光强改变后的最大功率点B。
由图3A至图3C可得知,采用实施例一的最大功率点的跟踪方法能在光强不变时和光强逐渐减弱时快速找到最大功率点,但对于光强逐渐增强的情况,跟踪最大功率点的时间要长些,为了在光强逐渐增强的情况下也能快速跟踪最大功率点,可采用图4和图6所示的最大功率点跟踪方法。应当说明的是,在图4和图6所示的实施例中,预设的第一变化电压值和预设的第二变化电压值可分别根据不同光强下最大功率点处的光伏电压的差异确定,如,在一个具体实施例中,某光强下最大功率点的光伏电压为600V,预设的第一变化电压值和预设的第二变化电压值可取20V。如果第一变化电压值和第二变化电压值选取的过大,则最大功率点跟踪的速度变慢,如果第一变化电压值和第二变化电压值选取的过小,则有可能发生误判。另外,预设的第一变化电压值和预设的第二变化电压值可以相同,也可以不相同,如预设的第一变化电压值为20V,预设的第二变化电压值为15V。下面具体说明这两种方法:
在图4所示的本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例二的流程图中,该方法在第一调节和第二调节之前还包括:
S01.将当前光伏电压设定为第一初始电压;
S02.将当前光伏电压做第三改变,并判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S03;若否,则执行第一调节;
S03.判断当前光伏电压与第一初始电压的差值是否小于预设的第一变化电压值,若是,则继续执行步骤S02;若否,则执行步骤S04;
S04.保持当前光伏电压不变,判断当前功率是否逐渐增大,若是,则重复执行步骤S04;若否,则执行第一调节。
应当说明的是,第三改变可以是指将当前光伏电压减小一电压变化量,也可以是指将当前光伏电压增加一电压变化量,该电压变化量应小于预设的第一变化电压值ΔV,如在第一变化电压值为20V时,电压变化量可取1V、2V、3V、5V、10V等。
图5是使用图4所示的方法在光强逐渐增强时功率与电压的曲线图,结合图4和图5,首先规定第三改变为减小一电压变化量,应当说明的是,该电压变化量应小于预设的第一电压变化值ΔV。若在光强改变前已找到最大功率点A,也就是当前的工作点,并将点A的光伏电压作为第一初始电压。此时光强开始逐渐增强,首先将当前光伏电压减小一电压变化量,可判断当前功率大于改变前的功率,此时再判断当前光伏电压与第一初始电压的差值(也即电压变化量)是小于预设的第一变化电压值的,则继续将当前光伏电压减小一电压变化量,且继续判断当前功率的变化及当前光伏电压与第一初始电压的差值,直到到达点M,此时,保持当前光伏电压不变,判断当前功率是否逐渐增大,待到当前功率不再变化,即到达点O,此时再结合第一调节和第二调节找到光强改变后的最大功率点B。
在图4所示的本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例二的流程图中,该方法在第一调节和第二调节之前还包括:
S11.将当前光伏电压作为第一初始电压;
S12.将当前光伏电压做第三改变,判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S13;若否,则执行第一调节;
S13.判断当前光伏电压与第一初始电压的差值是否小于预设的第二变化电压值,若是,则继续执行步骤S12;若否,则执行步骤S14;
S14.将当前光伏电压作为第二初始电压;
S15.将当前光伏电压做第四改变,所述第四改变与所述第三改变互为反运算,判断当前功率是否大于改变前的功率,若是,则执行步骤S16;若否,则执行第一调节;
S16.判断当前光伏电压与第二初始电压的差值是否小于预设的第三变化电压值,若是,则继续执行步骤S15;若否,则执行步骤S11。
应当说明的是,第三改变可为减小一电压变化量,则第四改变则对应的为增加一电压变化量。相反地,第三改变也可为增加一电压变化量,第四改变也可为减小一电压变化量。另外,增加的电压变化量与减小的电压变化量可以相同,也可以不相同。而且,该电压变化量应小于预设的第一变化电压值和预设的第二变化电压值,可参照前面的实施例三中的举例。
图7是使用图6所示的方法在光强逐渐增强时功率与电压的曲线图,结合图6和图7,首先规定第三改变为减小一电压变化量,则第四改变为增加一电压变化量,且规定增加的电压变化量和减小的电压变化量相同,都为ΔV。若在光强改变前已找到最大功率点A,也就是当前的工作点,并将点A的光伏电压作为第一初始电压。此时光强开始逐渐增强,首先将当前光伏电压减小一电压变化量,此时当前功率大于改变前的功率,且当前光伏电压与第一初始电压的差值小于预设的第一变化电压值ΔV,进而继续将当前光伏电压减小一电压变化量,且判断当前功率的变化及当前光伏电压与第一初始电压的差值的变化,直到到达点M,此时才判断当前光伏电压与第一初始电压的差值不小于预设的第一变化电压值ΔV,然后将当前光伏电压(点M的光伏电压)作为第二初始电压,将当前光伏电压增加一电压变化量,并判断当前功率大于改变前的功率,及当前光伏电压与第二初始电压的差值小于预设的第二变化电压值ΔV,则继续将当前光伏电压增加一电压变化量,且判断当前功率的变化及当前光伏电压与第二初始电压的差值,直到到达点N。接着再将当前光伏电压减小一电压变化量,按照前面的方法反复,直到找到最大功率点B。
在图8所示的本发明太阳能光伏逆变器的最大功率点跟踪方法实施例四的流程图中,在该最大功率点跟踪方法中,
第一调节包括:
S31.将当前光伏电压做第一改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S32;若否,则执行步骤S35;
S32.设定第一次数为0;
S33.将当前第一次数加1,并判断当前次数是否小于第一预设次数,若是,则执行步骤S34;若否,则执行第二调节;
S34.将当前光伏电压做第一改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S33;若否,则执行步骤S35;
S35.将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并执行步骤S31;
第二调节包括:
S41.将当前光伏电压做第二改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S42;若否,则执行步骤S45;
S42.设定第二次数为0;
S43.将当前第二次数加1,并判断当前次数是否小于第二预设次数,若是,则执行步骤S44;若否,则执行第一调节;
S44.将当前光伏电压做第二改变,并判断当前功率是否小于改变前的功率,若是,则执行步骤S43;若否,则执行步骤S45;
S45.将当前光伏电压设定为最大功率点的光伏电压,并执行步骤S41。
该实施例相比实施例一,可减少误判的发生,使尽快跟踪到最大功率点。
在该实施例中,可根据实际情况选择第一预设次数和第二预设次数,在一个实施例中,第一预设此时、第二预设次数可为2、3、4、5中的一个,且第一预设次数和第二预设次数可以相同也可以不相同。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。