CN103762937B - 一种mppt光伏变频器控制系统及控制方法 - Google Patents

一种mppt光伏变频器控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MPPT光伏变频器控制系统,其中的功率逆变单元连接于太阳能电池板,主处理单元连接于功率逆变单元,该主处理单元用于以MPPT算法处理数据以及发出控制指令,实时时钟芯片单元和信号实时检测单元分别连接于主处理单元,X轴电机驱动单元连接于主处理单元与X轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动X轴电机转动,Y轴电机驱动单元连接于主处理单元与Y轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动Y轴电机转动。该控制系统对光伏太阳能的最大功率追踪达到了实时、全面、快速、稳定的目的,从而提高太阳能电池板的实时应用效率,并且带来了高效节能等有益效果。

Description

一种MPPT光伏变频器控制系统及控制方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及光伏变频器,尤其涉及一种最大功率点跟踪(Maximum Power PointTracking,MPPT)光伏变频器控制系统及控制方法。
背景技术
[0002]随着能源形势的日趋紧张,太阳能作为一种清洁可再生的能源,越来越受到人们的重视,因此而设计生产的光伏产品越来越多,而光伏产品的主要技术瓶颈在于如何提高太阳光伏能的效率问题,效率问题不解决,则该产品的应用成本将成为限制其广泛应用的关键因素。变频器作为一种节能的电机调速设备,其与光伏能源相结合的方式,在应用于三相异步电机作为负载的应用场合具有显著的技术优势。
[0003]现有技术中,光伏能源的利用与变频器产品的结合往往比较粗略,未能充分提高整机系统的效率,对太阳能电池板的利用率不高,有的直接采用恒定电压法追踪系统设定的太阳能电池板最大输出功率的电压值,该方法受实际环境限制,随着光照强度和电池板温度的变化,最大输出功率的电压值会发生偏移,无法追踪到真正的最大功率,会存在较大实际偏差;也有采用其他更复杂的诸如导纳增量算法以提高应用效率,但仅此方法所得到的提高效果并不明显,需较长时间进行逐步调整运算跟踪,响应较慢。
[0004]因此,现有的光伏变频器控制系统存在追踪最大功率的准确性差、响应较慢、耗时较长等缺陷。
发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提供一种MPPT光伏变频器控制系统及控制方法,从而提高太阳能电池板的实时应用效率,使得该控制系统对光伏太阳能的最大功率追踪达到了实时、全面、快速、稳定的目的。
[0006]为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案。
[0007] 一种MPPT光伏变频器控制系统,其包括有:一功率逆变单元,其连接于太阳能电池板,用于将太阳能电池板输出的直流电逆变为交流电后输出;一开关电源,其连接于太阳能电池板,用于为控制系统供电;一主处理单元,其连接于功率逆变单元,其用于以MPPT算法处理数据以及发出控制指令;一实时时钟芯片单元,其连接于主处理单元,用于向主处理单元发送时间数据以及执行主处理单元的控制指令调整或者校准时间;一信号实时检测单元,其连接于主处理单元,其用于检测功率逆变单元的输入电压和电流、用于检测功率逆变单元的输出电压和电流以及用于检测太阳方向,并且将检测结果发送至主处理单元;一X轴电机,其用于驱动太阳能电池板在水平方向翻转;一X轴电机驱动单元,其连接于主处理单元与X轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动X轴电机运转;一Y轴电机,其用于驱动太阳能电池板在竖直方向翻转;一 Y轴电机驱动单元,其连接于主处理单元与Y轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动Y轴电机运转。
[0008]优选地,所述主处理单元连接有故障检测保护单元,所述故障检测保护单元包括过压保护电路、过流保护电路和过热保护电路,该故障检测保护单元用于对设备的电气状态进行检测,并且将检测结果发送至主处理单元。
[0009]优选地,所述功率逆变单元包括由多个IGBT构成的逆变桥以及该逆变桥的驱动电路。
[0010] 优选地,所述功率逆变单元包括IPM功率模块。
[0011 ]优选地,所述X轴电机和Y轴电机均为步进电机。
[0012] 一种MPPT光伏变频器控制方法,其包括如下步骤:步骤SI,太阳能电池板的输出电压随光照强度的增加而升高,该输出电压传输至开关电源,当开关电源达到启动电压后,对主处理单元供电,并且信号实时检测单元对变频器母线电压进行采样,将该采样电压传送至主处理单元;步骤S2,太阳能电池板的采样电压Uin是否达到太阳方位角驱动程序设定的启动电压Uonl,若否,则待机等待,直至电压达到启动电压Uonl以上,若是,则执行步骤S3;步骤S3,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元调整太阳能电池板角度,确定太阳能电池板的零位基准,并储存数据;步骤S4,主处理单元判断该采样电压Uin与逆变输出的启动电压Uon2是否满足Uin>Uon2,若否,则继续对变频器母线电压进行采样,若是,则判断是否到达启动时间,若到达或者超过启动时间,则执行步骤S5,若未到达启动时间,则继续计时直至启动时间;步骤S5,查询是否有历史数据,若是,则执行步骤S6,若否,则执行步骤S9;步骤S6,逐一比较当前开路电压Uk与最近η天内历史数据中各启动前的开路电压大小,找到其中与当前开路电压Uk最接近的开路电压Uki(i = l,2....η);步骤S7,判断是否满足I Uk-Uki I〈 Δ U,Δ U为预设的偏差值,若是则执行步骤S8,若否,则执行步骤S9;步骤S8,调取开路电压为Uki这一天的所有相关历史数据,并记录当前启动时间和该开路电压UK,之后启动功率逆变单元,根据V/F特性,通过SVPWM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史电压数据中相应启动时间的最大功率点电压附近,之后执行步骤S10;步骤S9,利用恒压法计算K*Uk值,K为预设常数,之后启动功率逆变单元,根据V/F特性,通过SVPWM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到K*Uk附近,之后执行步骤S10;步骤S10,利用增量导纳法对最大功率点进行搜索,在步骤S8或者步骤S9追踪到的电压点基础上,通过SVPffM算法调节输出频率,不断搜索使得判断出输出功率P与输出电压u的关系满足dp/du = O,得到最大功率点,保存当前最大功率点时的母线电压及当前时间于存储区,存储位置自动增加I;步骤Sll,实时监测当前母线电压,并按照固定幅度的频率变化量A f,以增加或减小方式微调,以使母线电压维持在该最大功率点;步骤S12,计算累积的输出频率变化量是否满足Σ Δ f〈A,其中,A为频率变化量预设常数值,若是,则执行步骤S13,若否,则返回值步骤S10;步骤S13,判断当前时间距离上一次记录的最大功率点的时间T是否满足T>t,t为预设时长,若是,则执行步骤S14,若否,则返回至步骤Sll;步骤S14,当前时间是否已到系统所预设的停止工作时间,若是,则执行步骤S17,若否,则执行步骤S15;步骤S15,搜索下一个最大功率点,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元调整太阳能电池板角度,并储存数据;步骤S16,若当天没有执行过步骤S8,则直接返回至步骤S10,若执行过步骤S8,则读取第i天中最接近当前时间所记录的最大功率数据,根据V/F特性,通过SVPffM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史数据中相应时间的最大功率点电压附近,之后返回至步骤S10;步骤S17,停止逆变输出,利用剩余能量驱动X轴电机和Y轴电机,调整太阳能电池板角度回到基准零位。
[0013] 优选地,所述步骤S9中,K值为0.78。
[0014]优选地,所述步骤SlO中,所保存的数据以表格的形式存储。
[0015]优选地,所述步骤S15中,太阳方位角追踪子程序包括如下过程:所述MPPT光伏变频器控制系统包括有光线跟踪传感器,光线跟踪传感器连接于主处理单元,每隔预设时间,主处理单元先调取与当前时间相对应的前一天的历史数据,根据历史数据调整太阳能电池板至对应角度,之后主处理单元根据光线跟踪传感器采集的数据判断太阳光方向,对太阳能电池板的角度进行微调,读取当前时间和太阳能电池板相对基准零点的偏移角度,并储存数据。
[0016]优选地,所述太阳方位角追踪子程序中,若当前时间为日落时间,并且太阳能电池板的输出电压降低到下限值,则停止功率逆变单元输出,启动X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元,按照日出时间所对应的基准零点和当前累计的X轴电机和Y轴电机的转动角度,向相反方向转动X轴电机和Y轴电机,令太阳能电池板回到基准零点。
[0017]本发明公开的一种MPPT光伏变频器控制系统中,功率逆变单元连接于太阳能电池板,主处理单元连接于功率逆变单元,该主处理单元用于以MPPT算法处理数据以及发出控制指令,实时时钟芯片单元和信号实时检测单元分别连接于主处理单元,X轴电机驱动单元连接于主处理单元与X轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动X轴电机运转,Y轴电机驱动单元连接于主处理单元与Y轴电机之间,用于执行主处理单元的控制指令驱动Y轴电机运转。上述MPPT光伏变频器控制系统中,主处理单元以MPPT算法进行数据处理,并通过调整X轴电机和Y轴电机的转动角度,使太阳能电池板能实时追踪太阳光直照的方向,达到在物理层的最大功率追踪,使得该控制系统对光伏太阳能的最大功率追踪达到了实时、全面、快速、稳定的目的,从而提高太阳能电池板的实时应用效率,并且带来了高效节能等有ϋ效果。
附图说明
[0018]图1为MPPT光伏变频器控制系统的组成框图。
[0019]图2为光伏变频器功率与母线电压关系曲线图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
[0021]本发明公开了一种MPPT光伏变频器控制系统,结合图1和图2所示,其包括有:
[0022] —功率逆变单元2,其连接于太阳能电池板I,用于将太阳能电池板I输出的直流电逆变为交流电后输出。
[0023] —开关电源11,其连接于太阳能电池板I,用于为控制系统供电。
[0024] 一主处理单元3,其连接于功率逆变单元2,其用于以MPPT算法处理数据以及发出控制指令。
[0025] 一实时时钟芯片单元4,其连接于主处理单元3,用于向主处理单元3发送时间数据以及执行主处理单元3的控制指令调整或者校准时间。
[0026] 一信号实时检测单元5,其连接于主处理单元3,其用于检测功率逆变单元2的输入电压和电流、用于检测功率逆变单元2的输出电压和电流以及用于检测太阳方向,并且将检测结果发送至主处理单元3。
[0027] 一开关电源,其连接于功率逆变单元2与主处理单元3之间,所述开关电源用于对主处理单元3供电;
[0028] — X轴电机9,其用于驱动太阳能电池板在水平方向翻转。
[0029] 一X轴电机驱动单元7,其连接于主处理单元3与X轴电机9之间,用于执行主处理单元3的控制指令驱动X轴电机9运转。
[0030] — Y轴电机10,其用于驱动太阳能电池板在竖直方向翻转。为了准确控制太阳能电池板的转动角度,所述X轴电机9和Y轴电机10优选为步进电机。
[0031] 一Y轴电机驱动单元8,其连接于主处理单元3与Y轴电机10之间,用于执行主处理单元3的控制指令驱动Y轴电机1运转。
[0032]上述光伏变频器控制系统具有位于两个轴向的X轴电机9和Y轴电机10,以及用于驱动两个电机的X轴电机驱动单元7和Y轴电机驱动单元8,由具MPPT算法功能的主处理单元3进行控制,从而用于驱动太阳能电池板I的两个轴向的步进电机的转动角度,使太阳能电池板I能实时追踪太阳光直照的方向,实现在物理层的最大功率追踪,从而提高太阳能电池板的实时应用效率,使得该控制系统对光伏太阳能实时、全面、快速、稳定的最大功率追踪,同时该控制系统中的变频器具有功率逆变单元2,太阳能电池板I转换成的直流电源经电容滤波后,由功率逆变单元2中的逆变桥逆变输出,该输出的交流电可以用来驱动三相异步电机运转,上述主处理单元3可由CPLD+DSP或CPLD+单片机方式构成,以创新的多策略追踪算法提高电气内部的最大功率追踪,由于构造了全方位多策略追踪方式,该光伏变频器极大提高了光伏能的利用效率。
[0033]本实施例中,所述主处理单元3连接有故障检测保护单元6,所述故障检测保护单元6包括过压保护电路、过流保护电路和过热保护电路,该故障检测保护单元6用于对设备的电气状态进行检测,并且将检测结果发送至主处理单元3。该故障检测保护单元6—方面通过对信号实时检测单元5所采集的输入输出信号进行比较判断,当外部出现如过电压、过电流、过热过温度时,将故障信号送入主处理单元3以实现保护,同时还对控制系统内部各电气状态进行检测判断,以确保系统工作的安全与正常。
[0034]关于功率逆变单元2的组成结构,本实施例中,功率逆变单元2包括由多个IGBT构成的逆变桥以及该逆变桥的驱动电路。但是这仅是本发明的一个较佳的实施例,在本发明的另一实施例中,所述功率逆变单元2还可以包括由IPM功率模块构成的逆变桥。
[0035]上述光伏变频器控制系统对太阳光的最大功率追踪功能的工作原理为:在地球上一固定经玮度的地理位置上,每一天的不同时刻,从早上日出到晚上日落,太阳光的位置是随时变化着的,且变化角度明显;但在相邻两天的同一时间里,太阳光的照射方向基本相同,变化角度较小;根据这一原理,充分利用系统的时钟芯片单元对每天的日照方位信息进行定时间隔式记录并存储,例如在系统投入使用的第一天,当太阳出来后,太阳电池板接受到太阳光照产生的能量,送往本光伏变频控制系统,系统中的处理器单元和时钟芯片单元、信号检测单元等控制部分由于只做信号处理,耗能极低,能优先得到电能,即在较低电压条件下也能启动工作,此时外部太阳光方位的检测机构将方位信息传送给主处理器,主处理器控制驱动Χ、γ轴步进电机驱动单元输出转向信号,以控制电池板支架上的两个转轴逐步转向太阳光垂直方向,当系统确认方位追踪目标达成后,主处理器会读取时钟芯片的当前时间,将当前时间与当前太阳方位转动角度结合,将当前电机转动角度初始化为基准零点,以后每隔一小段时间处理器将再对太阳光方向进行判断,调整太阳能电池板支架的两个轴向步进电机的转动角度,然后再读取当前时间和相对基准零点的偏移角度量,并将其存储到数据存储器中,直到一天结束日落前,光伏变频器控制系统的输入电压降低到一定下限值时,停止变频器输出,启动x、Y轴两个步进电机驱动单元,根据日出时所存储的基准零点位置和当前累计的各自转动角度,向相反方向转动X轴和Y轴的步进电机,使得太阳能电池板的方向回归到初始日出时的基准零点。至此系统进入休眠状态,等待第二天太阳的再次升起;由于通过一天的定时间数据记录,第二天再次日出时,由于相邻两天同一时间的太阳位置是基本相同的,此时由于已记录了前一天不同时间点的太阳位置信息,即不同时间所对应的步进电机的转动角度数据,此时启动系统后会直接先调取前一天的历史数据,每隔一个相同的时间点,系统就将前一天同一时间的角度位置作为控制Χ、γ轴步进电机驱动单元的目标值,以便外部电池板方向能快速的跟踪到太阳方向,调节到目标值后,再可通过外部的太阳光方位传感器信号来微调节,以达到更精准,调节完毕后,再次将当前时间点与电机转动的最终角度存储到系统存储器中,如上方式每天重复,且每天记录数据,使得此跟踪效率越来越高,这个记录时间和数据的方法相当于使得系统具有了自我学习的功能,由于有较大存储容量的存储器,能保存近一年以上的数据量,因此一年四个季节不同的太阳移动位置信息都能从存储器中调取,以供主处理器单元控制外部两个轴向的步进电机实时跟踪太阳方位。
[0036]基于上述MPPT光伏变频器控制系统及其工作原理,本实施例还提出一种MPPT光伏变频器控制方法,该方法包括如下步骤:
[0037] 一种MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0038]步骤SI,太阳能电池板I的输出电压随光照强度的增加而升高,该输出电压传输至开关电源,当开关电源达到启动电压后,对控制系统供电,并且信号实时检测单元5对变频器母线电压进行采样,将该采样电压传送至主处理单元3;
[0039]步骤S2,太阳能电池板的采样电压Uin是否达到太阳方位角驱动程序设定的启动电压Uonl,若否,则待机等待,直至电压达到启动电压Uonl以上,若是,则执行步骤S3;
[0040] 步骤S3,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元7和Y轴电机驱动单元8调整太阳能电池板I角度,确定太阳能电池板I的零位基准,并储存数据;
[0041 ]步骤S4,主处理单元3判断该采样电压Uin与逆变输出的启动电压Uon2是否满足Uin >Uon2,若否,则继续对变频器母线电压进行采样,若是,则判断是否到达启动时间,若到达或者超过启动时间,则执行步骤S5,若未到达启动时间,则继续计时直至启动时间;
[0042]步骤S5,查询是否有历史数据,若是,则执行步骤S6,若否,则执行步骤S9;
[0043]步骤S6,逐一比较当前开路电压Uk与最近η天内历史数据中各启动前的开路电压大小,找到其中与当前开路电压Uk最接近的开路电压Uki(i = l,2....n);
[0044]步骤S7,判断是否满足I Uk-Uki I〈 Δ U,Δ U为预设的偏差值,若是则执行步骤S8,若否,则执行步骤S9,该步骤中,以此偏差AU界定这两天的天气及光照情况是否接近,小于此偏差说明这两天日照情况接近,即后续的追踪程序将优先采用该天记录值;
[0045]步骤S8,调取开路电压为Uki这一天的所有相关历史数据,并记录当前启动时间和该开路电压UK,之后启动功率逆变单元,根据V/F特性,通过SVPffM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史电压数据中相应启动时间的最大功率点电压附近,之后执行步骤SlO;
[0046] 步骤S9,利用恒压法计算K*Uk值,K为预设常数,优选为K值为0.78,之后启动功率逆变单元2,根据V/F特性,通过SVPffM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到K*Uk附近,之后执行步骤SlO;
[0047] 步骤S10,利用增量导纳法对最大功率点进行搜索,在步骤S8或者步骤S9追踪到的电压点基础上,通过SVPffM算法调节输出频率,不断搜索使得判断出输出功率P与输出电压u的关系满足dp/du = 0,得到最大功率点,保存当前最大功率点时的母线电压及当前时间于存储区,存储位置自动增加I,所保存的数据以表格的形式存储;
[0048]步骤SI I,实时监测当前母线电压,并按照固定幅度的频率变化量△ f,以增加或减小方式微调,以使母线电压维持在该最大功率点;
[0049]步骤S12,计算累积的输出频率变化量是否满足Σ Δ f〈A,其中,A为频率变化量预设常数值,若是,则执行步骤SI 3,若否,则返回值步骤SlO;
[0050]步骤S13,判断当前时间距离上一次记录的最大功率点的时间T是否满足T>t,t为预设时长,若是,则执行步骤S14,若否,则返回至步骤Sll;
[0051]步骤S14,当前时间是否已到系统所预设的停止工作时间,若是,则执行步骤S17,若否,则执行步骤S15;
[0052]步骤S15,搜索下一个最大功率点,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元7和Y轴电机驱动单元8调整太阳能电池板I角度,并储存数据。该步骤S15中,太阳方位角追踪子程序包括如下过程:所述MPPT光伏变频器控制系统包括有光线跟踪传感器,光线跟踪传感器连接于主处理单元,每隔预设时间,主处理单元先调取与当前时间相对应的前一天的历史数据,根据历史数据调整太阳能电池板至对应角度,之后主处理单元根据光线跟踪传感器采集的数据判断太阳光方向,对太阳能电池板的角度进行微调,读取当前时间和太阳能电池板相对基准零点的偏移角度,并储存数据,这就意味着每隔一个固定的时间段,系统会重新搜索一次最大功率点电压,并采样记录一次数据,且在此之前均先调整外部电池板方位,确保方位是正对太阳光后再进行下一次的追踪最大功率电压。为了更好地实现太阳能电池板回到基准零点,在该太阳方位角追踪子程序中,若当前时间为日落时间,并且太阳能电池板的输出电压降低到下限值,则停止功率逆变单元输出,启动X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元,按照日出时间所对应的基准零点和当前累计的X轴电机和Y轴电机的转动角度,向相反方向转动X轴电机和Y轴电机,令太阳能电池板回到基准零点;
[0053] 步骤S16,若当天没有执行过步骤S8,则直接返回至步骤S10,若执行过步骤S8,则读取第i天中最接近当前时间所记录的最大功率数据,通过SVPWM算法调节X轴电机9和Y轴电机10,根据V/F特性,调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史数据中相应时间的最大功率点电压附近,之后返回至步骤S10;
[0054]步骤S17,停止逆变输出,利用剩余能量驱动X轴电机9和Y轴电机1,调整太阳能电池板I角度回到基准零位。
[0055]上述MPPT光伏变频器控制方法的工作过程中,由于太阳光的照射角度每天都会发生微小变化,所以本发明在时间到达某一采样点时,仅在该采样点的前后范围内进行微调,以最小的运算量和最快的速度,判断出变频器母线达到最大功率点时的时间数据以及太阳能电池板的翻转角度。当太阳光通过太阳能电池板产生直流电源输入变频器系统后,信号实时检测单元的输入母线电压检测电路对电压值进行采样检测,将模拟量送给主处理器单元,主处理器单元检测到母线电压值已大于可启动工作的电压后,系统开始结合MPPT控制算法与SVPWM算法调节输出变频器频率,为更快速跟踪到最大功率点,刚开机时是直接按恒电压的方式追踪,主要是根据太阳能电池板自身特性,其最大功率点电压大概在其开路电压的0.78倍左右,该系数不是固定值,设定为系数K,K值会随着温度环境等移动,但会在其附近偏移。本控制系统在开机后无须通过计算和搜索方式,直接先按预先设定的K值追踪,平衡快速的调节输出功率使得输入母线电压接近开路电压UO的K倍,S卩K*UO;追踪达到目标值后,为进一步提尚精度,使得系统能追踪到真正的最大功率点,会立即切换到新的追踪丰旲式,即导纳增量法,其原理是由于太阳能电池板输出功率和输出电压之间的曲线关系是类似抛物线,有一个极大值的顶点,也即最大功率点,根据顶点的定义可知,最大点输出功率有关系式dp/du = 0;系统会在第一阶段所稳定后的K*U0母线电压基础上,平衡的增大一定的变频器输出功率,同时实时监测母线电压和电流变化,主处理器单元能快速运算得出dp/du的变化情况,若dp/du大于零,也即母线电压减小了一个AU,而输入的功率电压与电流乘积值亦减小了一个A P,则系统认为搜索方向反了,应向降低输出频率以减小输出功率的方向调节,相反的,若dp/du小于零,则应继续增大输出频率以增加输出功率;通过不断的调节与计算,使得最终在最接近于dp/du = 0的最大功率点附近稳定,稳定后,系统从时钟芯片单元读取当前时间,以实时记录下当前的最大功率点数据,以便于提供给下一个周期的同一时间作为恒定电压的参考数据,每隔一个所设定的时间后,系统会按上述方式再次搜索一次最大功率点,以及全部记录时间和最大功率点的输入电压与输出功率等,全部数据以时间表格形式累积存储于系统中的存储器件中,方便MPPT程序能随时调取作为下一次追踪的参考值,该方法与控制外部电池板支架的两个电机转动相似,充分利用时钟芯片单元所提供的时间信息,使得系统具有自我学习的能力,大大增加了系统对最大功率点追踪的速度和效率,避免每次都要从零位开始作长距离的追踪搜索。相当于在不断的积累数据“经验”,达到在“经验值”附近再做小距离的最大功率搜索,效率明显提高。
[0056]如上日复一日,甚至一年又一年的应用中,系统会有越来越多的数据,这些数据会在MPPT程序下统计规律,使得在一定时间后,即使由于部分传感设备老化甚至损坏后,只要主系统能正常工作,系统能判断到外部传感信号异常或丢失时自动启用新的功率追踪策略,即全经验模式,对外部电池板方位信息按调取的同一时期的同一时间的记录数据进行控制,对电气上的MPPT也采用实时调取历史经验值去调节输出频率以控制功率,达到预估的最大值。根据上述过程可以看出,本控制系统具有极好的自学习能力,通过积累历史数据,固定安装于同一地理位置的设备采用了智能化较高的多策略,以时钟芯片单元为主步调,实时的控制指挥着处理器的智能工作,切换不同的追踪模式,达到功率追踪的快速、准确和高效,具有极高的经济价值和社会效益。
[0057]以上所述只是本发明较佳的实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等,均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤SI,太阳能电池板的输出电压随光照强度的增加而升高,该输出电压传输至开关电源,当开关电源达到启动电压后,对控制系统供电,并且信号实时检测单元对变频器母线电压进行采样,将该采样电压传送至主处理单元; 步骤S2,太阳能电池板的采样电压Uin是否达到太阳方位角驱动程序设定的启动电压Uonl,若否,则待机等待,直至电压达到启动电压Uonl以上,若是,则执行步骤S3; 步骤S3,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元调整太阳能电池板角度,确定太阳能电池板的零位基准,并储存数据; 步骤S4,主处理单元判断该采样电压Uin与逆变输出的启动电压Uon2是否满足Uin>Uon2,若否,则继续对变频器母线电压进行采样,若是,则判断是否到达启动时间,若到达或者超过启动时间,则执行步骤S5,若未到达启动时间,则继续计时直至启动时间; 步骤S5,查询是否有历史数据,若是,则执行步骤S6,若否,则执行步骤S9; 步骤S6,逐一比较当前开路电压Uk与最近η天内历史数据中各启动前的开路电压大小,找到其中与当前开路电压Uk最接近的开路电压Uki(i = l,2....η); 步骤S7,判断是否满足I Uk-Uki I〈 Δ U,Δ U为预设的偏差值,若是则执行步骤S8,若否,则执行步骤S9; 步骤S8,调取开路电压为Uki这一天的所有相关历史数据,并记录当前启动时间和该开路电压UK,之后启动功率逆变单元,根据V/F特性,通过SVPWM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史电压数据中相应启动时间的最大功率点电压附近,之后执行步骤S10; 步骤S9,利用恒压法计算K*Uk值,K为预设常数,之后启动功率逆变单元,根据V/F特性,通过SVPWM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到K*Uk附近,之后执行步骤S10; 步骤S10,利用增量导纳法对最大功率点进行搜索,在步骤S8或者步骤S9追踪到的电压点基础上,通过SVPffM算法调节输出频率,不断搜索使得判断出输出功率P与输出电压u的关系满足dp/du = 0,得到最大功率点,保存当前最大功率点时的母线电压及当前时间于存储区,存储位置自动增加I; 步骤S11,实时监测当前母线电压,并按照固定幅度的频率变化量Af,以增加或减小方式微调,以使母线电压维持在该最大功率点; 步骤S12,计算累积的输出频率变化量是否满足Σ Af〈A,其中,A为频率变化量预设常数值,若是,则执行步骤SI 3,若否,则返回值步骤SlO; 步骤S13,判断当前时间距离上一次记录的最大功率点的时间T是否满足T>t,t为预设时长,若是,则执行步骤S14,若否,则返回至步骤Sll; 步骤S14,当前时间是否已到系统所预设的停止工作时间,若是,则执行步骤S17,若否,则执行步骤S15; 步骤S15,搜索下一个最大功率点,调用太阳方位角追踪子程序,通过X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元调整太阳能电池板角度,并储存数据; 步骤S16,若当天没有执行过步骤S8,则直接返回至步骤SlO,若执行过步骤S8,则读取第i天中最接近当前时间所记录的最大功率数据,根据V/F特性,通过SVPWM算法调节输出频率,改变输出电压和功率,使母线电压快速达到所调取的历史数据中相应时间的最大功率点电压附近,之后返回至步骤SlO; 步骤S17,停止逆变输出,利用剩余能量驱动X轴电机和Y轴电机,调整太阳能电池板角度回到基准零位。
2.如权利要求1所述的MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,所述步骤S9中,K值为0.78ο
3.如权利要求1所述的MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,所述步骤SlO中,所保存的数据以表格的形式存储。
4.如权利要求1所述的MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,所述步骤S15中,太阳方位角追踪子程序包括如下过程:所述MPPT光伏变频器控制系统包括有光线跟踪传感器,光线跟踪传感器连接于主处理单元,每隔预设时间,主处理单元先调取与当前时间相对应的前一天的历史数据,根据历史数据调整太阳能电池板至对应角度,之后主处理单元根据光线跟踪传感器采集的数据判断太阳光方向,对太阳能电池板的角度进行微调,读取当前时间和太阳能电池板相对基准零点的偏移角度,并储存数据。
5.如权利要求4所述的MPPT光伏变频器控制方法,其特征在于,所述太阳方位角追踪子程序中,若当前时间为日落时间,并且太阳能电池板的输出电压降低到下限值,则停止功率逆变单元输出,启动X轴电机驱动单元和Y轴电机驱动单元,按照日出时间所对应的基准零点和当前累计的X轴电机和Y轴电机的转动角度,向相反方向转动X轴电机和Y轴电机,令太阳能电池板回到基准零点。
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