CN108268084A - 最大功率点跟踪方法及实现mppt输出的光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏发电技术领域，提供一种最大功率点跟踪方法及实现MPPT输出的光伏发电系统，包括光伏板阵列发电组件、PWM控制器、小块光伏板、乘积电路和测试装置，所述测试装置根据测试得到的每个周期小块光伏板输出最大功率点数值至乘积电路，所述乘积电路根据接收的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数计算得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值后实时发送至PWM控制器，所述PWM控制器根据每个周期接收到的实时最大功率点数值实时调整控制整个光伏板阵列发电组件的输出实现光伏发电系统的MPPT输出。本发明解决现有光伏发电系统MPPT输出精准度不高、测定效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种最大功率点跟踪方法及实现MPPT输出的光伏发电系统。
背景技术
目前，近年来，太阳能光伏发电产业得到了快速的发展。光伏电池可以将太阳能转化为电能从而对外输出功率，由于光伏电池输出P-U特性受外界温度和光照等工作条件影响为 非线性关系，所以光伏电池输出功率与输出电压之间的关系也为非线性关系。通常情况下， 需要采用最大功率点跟踪技术控制光伏电池阵列的输出电压，使其工作在最大功率点处。目前根据最大功率点跟踪的算法的特征和具体实现过程，可将最大功率点跟踪方法分为三大类：(1)基于参数选择方式的间接控制法，主要有恒电压跟踪法、开路电压比例系数法等；(2)基于采样数据的直接控制法，如扰动观察法、电导增量法等；(3)基于现代控制理论的人工智能控制法，如模糊逻辑控制法、神经网络法等。以上三种方法中，第一种方法精度不高，第二、三种方法启动速度慢，外界环境剧烈变化时动态响应速度慢,同时温度变化剧烈时不易调整，容易产生超载进而延长调整响应的速度。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种结构简单、跟踪反应速度快、测试精准、有效保障光伏发电系统在外界温度或光照条件发生变化时能够快速精确的运行在最大功率点的最大功率点跟踪方法及实现MPPT输出的光伏发电系统。
为解决此技术问题，本发明采取以下方案：一种最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：
S1、利用光伏板阵列发电组件将太阳能转化为电能输出，在光伏板阵列发电组件上设置一块与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列的光伏板单元同材质的小块光伏板，将该小块光伏板的输出端连接测试装置，通过该测试装置周期性地实时检测该小块光伏板的最大功率点,测试装置每个周期检测小块光伏板最大功率点时是通过控制连接于小块光伏板输出端的可调负载变化负载值来测试单块光伏板的功率点，测试时控制可调负载逐步增加至该块小块光伏板的输出超载后即测试的功率点达到最大后又降低进而得到该小块光伏板准确的最大功率点数值；
S2、将光伏板阵列发电组件的输出端通过PWM控制器控制其输出最大功率点；
S3、实时将步骤S1中测试装置每个周期检测到的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值，将每个周期得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点实时发送至PWM控制器，PWM控制器根据接收的每个周期最大功率点数值控制修正整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制。
进一步的，所述测试装置包括可调负载、电流检测电路、电压检测电路和单片机，所述可调负载与小块光伏板的输出端相连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别与小块光伏板相连接用于实时检测小块光伏板在可调负载调节变化时实时测试小块光伏板的电压和电流，所述电流检测电路与电压检测电路输出均与单片机输入端相连接，所述单片机连接并控制可调负载进行逐步增加负载值直至小块光伏板的输出超载降低功率点，所述单片机根据电流检测电路和电压检测电路测试值计算出小块光伏板的最大功率点输出值
一种实现MPPT输出的光伏发电系统，包括光伏板阵列发电组件、PWM控制器、小块光伏板、乘积电路和测试装置，所述小块光伏板与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列中的光伏板单元同材质同型号，所述测试装置与小块光伏板相连接并周期性实时测试得到该小块光伏板的最大功率点数值，所述PWM控制器与光伏板阵列发电组件的输出端相连接并控制光伏板阵列发电组件的输出，所述测试装置根据测试得到的每个周期小块光伏板输出最大功率点数值至乘积电路，所述乘积电路根据接收的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数计算得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值后实时发送至PWM控制器，所述PWM控制器根据每个周期接收到的实时最大功率点数值实时调整控制整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制完成光伏发电系统的MPPT输出。
进一步的改进，所述测试装置包括可调负载、电流检测电路、电压检测电路和单片机，所述可调负载与小块光伏板的输出端相连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别与小块光伏板相连接用于实时检测小块光伏板在可调负载调节变化时实时测试小块光伏板的电压和电流，所述电流检测电路与电压检测电路输出均与单片机输入端相连接，所述单片机连接并控制可调负载进行逐步增加负载值直至小块光伏板的输出超载降低功率点，所述单片机根据电流检测电路和电压检测电路测试值计算出小块光伏板的最大功率点输出值。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过测试与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列的光伏板单元同材质的小块光伏板，通过测试装置周期性地变换施加于小块光伏板上的负载来实时测得小块光伏板的最大功率点数值，即测试时控制可调负载逐步增加至该块小块光伏板的输出超载后即测试的功率点达到最大后又降低进而得到该小块光伏板准确的最大功率点数值，再通过乘积电路结合光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数算出整个光伏板阵列的最大功率点数值，从而由PWM控制器根据接收到的周期性实时最大功率点数值实时周期修正调整控制整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制完成光伏发电系统的MPPT输出，此种方式使系统快速、准确地跟踪到最大功率点，并且在最大功率点处不产生震荡，提高了光伏发电系统的转换效率，结构简单、跟踪反应速度快、测试精准、有效保障光伏发电系统在外界温度或光照条件发生变化时能够快速精确的运行在最大功率点，并且有效避免了整个光伏板阵列发电组件的输出超载，可广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例的原理框图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参考图1，优选的本发明的实现MPPT输出的光伏发电系统，包括光伏板阵列发电组件1、PWM控制器2、单独小块光伏板5、乘积电路3和测试装置4，所述测试装置4包括可调负载41、电流检测电路42、电压检测电路43和单片机44，所述小块光伏板5与光伏板阵列发电组件1的光伏板阵列中的光伏板单元同材质，所述测试装置4与小块光伏板5相连接并周期性实时测试得到该小块光伏板5的最大功率点数值，所述电流检测电路42和电压检测电路43分别与小块光伏板5相连接用于实时检测小块光伏板5在可调负载41调节变化时实时测试小块光伏板5的电压和电流，所述电流检测电路42与电压检测电路43输出均与单片机44输入端相连接，所述单片机44连接并控制可调负载41进行逐步增加负载值直至小块光伏板5的输出超载降低功率点，单片机44依此方式周期性循环控制可调负载41进行测试小块光伏板5的最大功率点，所述单片机44根据电流检测电路42和电压检测电路43测试值计算出小块光伏板5的最大功率点输出值，所述PWM控制器2与光伏板阵列发电组件1的输出端相连接并控制光伏板阵列发电组件1的输出，所述测试装置4将每个周期输出最大功率点数值至乘积电路3，所述乘积电路3根据接收的小块光伏板5的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数计算得到整个光伏板阵列发电组件1的最大功率点数值后实时发送至PWM控制器2，所述PWM控制器2根据每个周期接收到的实时最大功率点数值实时修正调整控制整个光伏板阵列发电组件1的输出，从而实现光伏板阵列发电组件1的最大功率点追踪控制完成光伏发电系统的MPPT输出。
优选的本发明的最大功率点跟踪方法，包括以下步骤：
S1、利用光伏板阵列发电组件将太阳能转化为电能输出，在光伏板阵列发电组件上设置一块与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列的光伏板单元同材质的小块光伏板，将该小块光伏板的输出端连接测试装置，通过该测试装置周期性地实时检测该小块光伏板的最大功率点,测试装置每个周期检测小块光伏板最大功率点时是通过控制连接于小块光伏板输出端的可调负载变化负载值来测试单块光伏板的功率点，测试时控制可调负载逐步增加至该块小块光伏板的输出超载后即测试的功率点达到最大后又降低进而得到该小块光伏板准确的最大功率点数值，其中所述测试装置包括可调负载、电流检测电路、电压检测电路和单片机，所述可调负载与小块光伏板的输出端相连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别与小块光伏板相连接用于实时检测小块光伏板在可调负载调节变化时实时测试小块光伏板的电压和电流，所述电流检测电路与电压检测电路输出均与单片机输入端相连接，所述单片机连接并控制可调负载进行逐步增加负载值直至小块光伏板的输出超载降低功率点，所述单片机根据电流检测电路和电压检测电路测试值计算出小块光伏板的最大功率点输出值；
S2、将光伏板阵列发电组件的输出端通过PWM控制器控制其输出最大功率点；
S3、实时将步骤S1中测试装置每个周期检测到的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值，将每个周期得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点实时发送至PWM控制器，PWM控制器根据接收的每个周期最大功率点数值控制修正整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制。
本发明通过测试与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列的光伏板单元同材质的小块光伏板，通过测试装置周期性地变换施加于小块光伏板上的负载来实时测得小块光伏板的最大功率点数值，即测试时控制可调负载逐步增加至该块小块光伏板的输出超载后即测试的功率点达到最大后又降低进而得到该小块光伏板准确的最大功率点数值，再通过乘积电路结合光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数算出整个光伏板阵列的最大功率点数值，从而由PWM控制器根据接收到的周期性实时最大功率点数值实时周期修正调整控制整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制完成光伏发电系统的MPPT输出，此种方式使系统快速、准确地跟踪到最大功率点，并且在最大功率点处不产生震荡，提高了光伏发电系统的转换效率，结构简单、跟踪反应速度快、测试精准、有效保障光伏发电系统在外界温度或光照条件发生变化时能够快速精确的运行在最大功率点，并且有效避免了整个光伏板阵列发电组件的输出超载，可广泛推广应用。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种最大功率点跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、利用光伏板阵列发电组件将太阳能转化为电能输出，在光伏板阵列发电组件上设置一块与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列的光伏板单元同材质的小块光伏板，将该小块光伏板的输出端连接测试装置，通过该测试装置周期性地实时检测该小块光伏板的最大功率点,测试装置每个周期检测小块光伏板最大功率点时是通过控制连接于小块光伏板输出端的可调负载变化负载值来测试单块光伏板的功率点，测试时控制可调负载逐步增加至该块小块光伏板的输出超载后即测试的功率点达到最大后又降低进而得到该小块光伏板准确的最大功率点数值；
S2、将光伏板阵列发电组件的输出端通过PWM控制器控制其输出最大功率点；
S3、实时将步骤S1中测试装置每个周期检测到的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值，将每个周期得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点实时发送至PWM控制器，PWM控制器根据接收的每个周期最大功率点数值控制修正整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制。
2.根据权利要求1所述的最大功率点跟踪方法，其特征在于：所述测试装置包括可调负载、电流检测电路、电压检测电路和单片机，所述可调负载与小块光伏板的输出端相连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别与小块光伏板相连接用于实时检测小块光伏板在可调负载调节变化时实时测试小块光伏板的电压和电流，所述电流检测电路与电压检测电路输出均与单片机输入端相连接，所述单片机连接并控制可调负载进行逐步增加负载值直至小块光伏板的输出超载降低功率点，所述单片机根据电流检测电路和电压检测电路测试值计算出小块光伏板的最大功率点输出值。
3.一种实现MPPT输出的光伏发电系统，其特征在于：包括光伏板阵列发电组件、PWM控制器、小块光伏板、乘积电路和测试装置，所述小块光伏板与光伏板阵列发电组件的光伏板阵列中的光伏板单元同材质同型号，所述测试装置与小块光伏板相连接并周期性实时测试得到该小块光伏板的最大功率点数值，所述PWM控制器与光伏板阵列发电组件的输出端相连接并控制光伏板阵列发电组件的输出，所述测试装置根据测试得到的每个周期小块光伏板输出最大功率点数值至乘积电路，所述乘积电路根据接收的小块光伏板的最大功率点测试值乘于光伏板阵列与小块光伏板相比的功率倍数计算得到整个光伏板阵列发电组件的最大功率点数值后实时发送至PWM控制器，所述PWM控制器根据每个周期接收到的实时最大功率点数值实时调整控制整个光伏板阵列发电组件的输出，从而实现光伏板阵列发电组件的最大功率点追踪控制完成光伏发电系统的MPPT输出。
4.根据权利要求3所述的一种实现MPPT输出的光伏发电系统，其特征在于：所述测试装置包括可调负载、电流检测电路、电压检测电路和单片机，所述可调负载与小块光伏板的输出端相连接，所述电流检测电路和电压检测电路分别与小块光伏板相连接用于实时检测小块光伏板在可调负载调节变化时实时测试小块光伏板的电压和电流，所述电流检测电路与电压检测电路输出均与单片机输入端相连接，所述单片机连接并控制可调负载进行逐步增加负载值直至小块光伏板的输出超载降低功率点，所述单片机根据电流检测电路和电压检测电路测试值计算出小块光伏板的最大功率点输出值。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230803 Address after: No. 1562, Chengbian, Yucheng Village, Zhangban Town, Taishang Investment Zone, Quanzhou City, Fujian Province, 362000 Applicant after: Quanzhou Chunguang Lighting Technology Co.,Ltd. Address before: 362000 floor 4, plant 14, boutique Park, Huangling village, zhangban Town, Taiwan investment zone, Quanzhou City, Fujian Province Applicant before: QUANZHOU DAQIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |