CN106936362B - 一种光伏水泵逆变器快速mppt的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法及系统，本发明通过预设接近最大功率点电压，在一个电机加速时间内，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减逐步调整最大功率点电压，使太阳能电池板的尽可能工作在最大功率点附近。当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出电压，限制变频器输出电压，限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，让变频器迅速到达最大输出功率点附近，也能有效防止电池板电压迅速下降而造成变频器重启的情况。本发明作为一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法及系统，广泛适用于光伏电池技术领域。

Description

一种光伏水泵逆变器快速MPPT的方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法及系统。

背景技术

太阳能电池板的最优工作点称为最大功率点，它主要取决于电池板的工作温度和当时的光照水平。在不同的温度和光照强度下太阳能电池板的最大功率点不同，要使太阳电池板尽可能地工作在最大功率点，需要使用光伏最大功率跟踪(MPPT)，MPPT技术最重要的是寻找合适的MPPT控制算法，能在快速变化的天气条件下有效地跟踪最大功率点，控制电池板尽可能地工作在最大功率点上。

光伏水泵变频器带动水泵时，随着水泵的转速升高，负载变大，输出电流则变大，由太阳能电池板的特性曲线可知，当电流增大到一定程度时，电压会急速下降，或者云朵挡住太阳等突发情况下，太阳能发电板的输出端电压过低，若调整不及时则会造成变频器掉电重启。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种防止变频器掉电的光伏水泵变频器快速MPPT的方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其包括以下步骤：S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2；

进一步，所述步骤S3还包括：根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，把预设最大功率点电压更新为当前母线电压。

进一步，所述步骤S4，具体包括：S41：根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，限制输出频率的上限少于当前输出频率加上预设值；S42：当前输出频率大于上一次输出频率时，最大功率点电压加上一个预设值，否则最大功率点电压减去一个预设值；S43：记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2。

本发明还提供了一种光伏水泵变频器快速MPPT的装置，其用于实施上述1至3所述的光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其包括太阳能电池板、变频器以及电机，所述太阳能电池板输出的电流通过变频器的处理为电机供电，所述变频器用于实施以下步骤：S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2；

本发明的有益效果是：本发明通过预设接近最大功率点电压，在一个电机加速时间内，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减逐步调整最大功率点电压，使太阳能电池板的尽可能工作在最大功率点附近。当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出电压，限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，让变频器迅速到达最大输出功率点附近，也能有效防止电池板电压迅速下降而造成变频器重启的情况。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法的具体实施例的流程图；

图2是本发明中太阳能电池板的伏安特性曲线；

图3是本发明中光伏水泵变频器快速MPPT的装置的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其包括以下步骤：

S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；

S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；

S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；

S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2；

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3还包括：根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，把预设最大功率点电压更新为当前母线电压。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4，具体包括：S41：根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，限制输出频率的上限少于当前输出频率加上预设值；S42：当前输出频率大于上一次输出频率时，最大功率点电压加上一个预设值，否则最大功率点电压减去一个预设值；S43：记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2。

本发明通过预设接近最大功率点电压，在一个电机加速时间内，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减逐步调整最大功率点电压，使太阳能电池板的尽可能工作在最大功率点附近。当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出电压，限制变频器输出电压，限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，让变频器迅速到达最大输出功率点附近，也能有效防止电池板电压迅速下降而造成变频器重启的情况。如图1所示，测量启动前母线电压，该值减去U1作为跟踪电压(接近最大功率点电压)，检测实时母线电压，判断母线电压是否低于变频器输出电压

当母线电压低于变频器输出电压时，限制输出电压＝母线电压，根据限制后的输出电压调整当前输出频率，根据限制后的输出电压调整当前输出频率，跟踪电压＝当前电压，跟踪电压＝当前电压，记录当前输出频率与调节方向，

当母线电压不低于变频器输出电压时，根据跟踪电压，PID调节输出频率限制上限少于当前输出频率+1Hz，当前输出频率大于上一次输出频率时，跟踪电压加上U2，调节方向为正，反之，跟踪电压减去U2，记录当前输出频率与调节方向。

如果没有停机信号机械执行上述流程。

作为优选的实施方式，所述U1为100V，U2为1V。

如图2所示，当太阳能电池板的输出电流增大到一定程度时，电压会急速下降，并且太阳能电池的最大功率点就在电压迅速下降的附近，当温度一定时，不同光强下太阳能电池板的最大功率点几乎落在同一电压两侧邻近，因此本实施例中的跟踪电压可依据此点去设置。光伏水泵变频器带动水泵时，随着水泵的转速升高，负载变大，太阳能电池板输出电流则变大，因此在电机的一个加速时间内快速寻找到最大功率点电压，保证最大效率使用到了太阳能电池板的发电量，并且在云朵挡住太阳等突然情况下能够迅速调节频率，保证变频器不会因为电压过低而造成的停机状况。

本发明还提供了一种光伏水泵变频器快速MPPT的装置，其用于实施上述的光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其包括太阳能电池板、变频器以及电机，所述太阳能电池板输出的电流通过变频器的处理为电机供电，所述变频器用于实施以下步骤：S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2；

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；

S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；

S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；

S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，把预设最大功率点电压更新为当前母线电压。

3.根据权利要求1所述的光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其特征在于：所述步骤S4，具体包括：

S41：根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，限制输出频率的上限少于当前输出频率加上预设值；

S42：当前输出频率大于上一次输出频率时，最大功率点电压加上一个预设值，否则最大功率点电压减去一个预设值；

S43：记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2。

4.一种光伏水泵变频器快速MPPT的装置，其特征在于：其用于实施上述权利要求1至3所述的光伏水泵变频器快速MPPT的方法，其包括太阳能电池板、变频器以及电机，

所述太阳能电池板输出的电流通过变频器的处理为电机供电，所述变频器用于实施以下步骤：

S1、启动变频器，预设太阳能电池板的最大功率点电压；

S2、检测太阳能电池板的输出电压，判断太阳能电池板的输出电压是否低于变频器输出电压；当太阳能电池板的输出电压低于变频器输出端电压时，进入步骤S3，否则进入步骤S4；

S3、限制变频器输出电压，使变频器的输出电压等于当前的太阳能电池板的输出电压，并根据限制后的变频器的输出电压调整当前变频器输出频率，记录当前输出频率；

S4、根据跟踪的最大功率点电压，PID调节变频器的输出频率，增大输出频率的上限，根据输出频率的增减调整最大功率点电压，记录当前输出频率与电压调节方向，返回步骤S2。