CN107659146A - 一种提高光伏水泵系统的mppt电流采样精度的方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法及电路，所述方法包括：本发明在DCM模式下，通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流，对电流采样峰值进行修正；所述电路包括光伏组件、boost升压模块以及逆变器，本发明解决了BOOST模块工作于电流不连续DCM（断续导通模式）状态，受开关噪声影响，电流采样值跟实际值偏差很大并且呈现无规律性，造成无法有效根据功率大小进行MPPT跟踪的问题，本发明作为一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法及电路，广泛适用于光伏电池技术领域。

Description

一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法及电路
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法及电路。
背景技术
太阳能水泵系统由光伏组件、水泵逆变器、水泵等构成，其中三相380v交流水泵以其发展历史长、技术成熟、生产厂家众多而得到广泛应用。光伏组件将太阳的辐射能转化为电能，输出的最大功率主要由日照强度所决定，在某一日照强度下，输出不同电压值时输出功率随功率曲线变化，输出功率有一个峰值点。为了得到尽可能多的电能，输出电压应该在最大功率对应的电压值附近波动，此项控制技术称为MPPT控制技术。
实际应用中，日照强度呈现无规律波动状态，最大功率点对应的电压值也在跟随波动，水泵逆变器通过一定的控制算法将组件的输出电压控制在最大功率点附近，逆变模块将直流电转换为交流电，从而将不稳定的光伏直流电转换成可变频率和电压的三相交流电，用于驱动三相交流水泵。太阳能光伏水泵广泛应用于家庭供水、牲畜饮水等场景，此类应用中，水泵功率较小，所使用的光伏组件数量较少，大致3到5片，组件串联起来后电压范围为90-150v，逆变回路的直流母线电压需要大于500v，因此，需要加入BOOST直流升压模块，将较低的光伏输入电压升压至560v左右，其中BOOST模块中IGBT占空比由MPPT算法确定。MPPT算法中最常用的是功率比较法，采样电路实时采集输入电压和输入电流值，将两者相乘即得到输入功率值，通过两次功率值的大小对比，找到较大功率所对应的电压值，不断重复此过程，即可使得输入电压在光伏组件最大功率点电压值附近波动。BOOST有2种模块工作模式，一种CCM模式，一种DCM模式，在 CCM模式无法对电流理论值的计算，因此在MPPT算法中常规的做法是在CCM模式、以及DCM模式下利用电流采用值作为参考值进行计算，但是，在日照比较弱时，输入电流较小，这时BOOST模块工作于电流不连续DCM(断续导通模式)状态，采样点位于最大电流值一半的位置，受开关噪声影响，此时电流采样值跟实际值偏差很大并且呈现无规律性，造成无法有效根据功率大小进行MPPT跟踪。
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提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法及电路。
本发明所采用的技术方案是：一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法，所述方法包括：在DCM模式下，通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流，对电流采样峰值进行修正。
进一步，所述通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流的具体公式为：，其中Ipk为峰值电流，Upv为光伏组件输入电压，ton为boost升压模块中的IGBT的开通时间，L 为boost中的电感值。
进一步，所述电流采样峰值进行修正具体为：计算出的峰值电流后与电流采样峰值进行比较，若相差大于±10％,则用计算的峰值电流取代采样值，若小于±10％，将计算的峰值电流和采电流采样峰值取一半相加后用于输出电流。
一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的电路，其用于实施上述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的方法，所述电路包括光伏组件、boost升压模块以及逆变器，所述光伏组件通过boost升压模块与逆变器连接。
进一步，所述boost升压模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电感、第一二极管以及IGBT，所述光伏组件的正极与第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与所述IGBT的C极连接，所述IGBT的E极通过第一电阻与所述光伏组件的负极连接，所述第二电阻、第三电阻串联于所述光伏组件的两极之间，所述第一二极管的的正极与所述IGBT的C极连接，其负极与所述逆变器连接。
本发明的有益效果是：本发明在DCM模式下，通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流，对电流采样峰值进行修正，解决了BOOST模块工作于电流不连续DCM(断续导通模式)状态，受开关噪声影响，电流采样值跟实际值偏差很大并且呈现无规律性，造成无法有效根据功率大小进行MPPT跟踪的问题。
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是本发明一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法的流程图；
图2是本发明一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的电路的的电路原理图。
图3是本发明一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的电路中流过IGBT Q1和第一电感L1的理想电流波形图。
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。
如图1所示，一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法，所述方法包括：在DCM模式下，通过boost升压模块中的IGBT 的占空比计算出峰值电流，对电流采样峰值进行修正，输出电流值。
进一步，所述通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流的具体公式为：，其中Ipk为峰值电流，Upv为光伏组件输入电压，ton为boost升压模块中的IGBT的开通时间，L 为boost中的电感值。
进一步，所述电流采样峰值进行修正具体为：计算出的峰值电流后与电流采样峰值进行比较，若相差大于±10％,则用计算的峰值电流取代采样值，若小于±10％，将计算的峰值电流和采电流采样峰值取一半相加后用于输出电流。
如图2所示，一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的电路，其用于实施上述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的方法，所述电路包括光伏组件、boost升压模块以及逆变器，所述光伏组件通过boost升压模块与逆变器连接。
进一步，所述boost升压模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电感L1、第一二极管D1以及IGBTQ1，所述光伏组件的正极与第一电感L1的一端连接，所述第一电感L1的另一端与所述IGBT Q1的C极连接，所述IGBT Q1的E极通过第一电阻R1与所述光伏组件的负极连接，所述第二电阻R2、第三电阻R3串联于所述光伏组件的两极之间，所述第一二极管D1的的正极与所述IGBT的 C极连接，其负极与所述逆变器连接。
在本实施例中，电阻R1用来采样通过Q1的电流Iq1，电阻R2， R3用来采样光伏组件的输入电压Upv。DCM(断续导通模式)模式下， Iq1、IL理想电流波形如下图3所示，理想情况下，流过Q1的峰值电流Ipk和流过电感的峰值电流Ipk是一样的，因此通过采样电阻可以采集到流过电感的电流，通常采样点设在峰值电流的一半处，即通过采样得到0.5Ipk。实际情况在电流零值和峰值电流Ipk处存在大量的开关噪声，严重影响了采样精度。根据电感两端电压和电流的关系，DCM模式下电流每次都是从零开始的特性,其中Ipk为峰值电流，L为升压电感L1的电感量值， Upv为光伏输入电压值，ton为IGBT开通时间。计算出Ipk后与采样电流值进行比较，若相差大于±10％,则用计算值取代采样值，若小于±10％，将计算值和采样值各取一半相加后用于输出电流。从而解决了解决了BOOST模块工作于电流不连续DCM(断续导通模式)状态，受开关噪声影响，电流采样值跟实际值偏差很大并且呈现无规律性，造成无法有效根据功率大小进行MPPT跟踪的问题。
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 (5)

1.一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的方法，其特征在于，所述方法包括：在DCM模式下，通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流，对电流采样峰值进行修正。
2.根据权利要求1所述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的方法，其特征在于：所述通过boost升压模块中的IGBT的占空比计算出峰值电流的具体公式为：，其中Ipk为峰值电流，Upv为光伏组件输入电压，ton为boost升压模块中的IGBT的开通时间，L为boost中的电感值。
3.根据权利要求1所述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的方法，其特征在于，所述电流采样峰值进行修正具体为：计算出的峰值电流后与电流采样峰值进行比较，若相差大于±10%,则用计算的峰值电流取代采样值，若小于±10%，将计算的峰值电流和采电流采样峰值取一半相加后用于输出电流。
4.一种提高光伏水泵系统的MPPT电流采样精度的电路，其特征在于：其用于实施如权利要求1至3任一项所述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的方法，所述电路包括光伏组件、boost升压模块以及逆变器，所述光伏组件通过boost升压模块与逆变器连接。
5.根据权利要求4所述的提高光伏系统的MPPT电流采样精度的电路，其特征在于：所述boost升压模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电感、第一二极管以及IGBT，所述光伏组件的正极与第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与所述IGBT的C极连接，所述IGBT的E极通过第一电阻与所述光伏组件的负极连接，所述第二电阻、第三电阻串联于所述光伏组件的两极之间，所述第一二极管的的正极与所述IGBT的C 极连接，其负极与所述逆变器连接。
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