CN109510243B - 一种微型逆变器光伏系统的全局mppt控制方法及系统 - Google Patents

一种微型逆变器光伏系统的全局mppt控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法及系统，其中，方法包括：根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件；通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的全局最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点。本发明通过获取微型逆变器接入组件的功率数据，识别出微型逆变器接入的受遮挡组件，然后进行全局最大功率点搜索，以确定全局最佳工作点，大大提升了微型逆变器的系统效率。

Description

一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法及系统。
背景技术
微型逆变器，一般指的是光伏发电系统中的功率小于或等于2000瓦的逆变器，全称是微型光伏并网逆变器。微型逆变器的每个输入端口只接入单块组件，且每个端口通常都具备MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)功能。当部分光伏组件存在阴影遮挡时，只有受遮挡组件存在功率损失，而不受遮挡组件发电功率正常。
传统的组串式逆变器所有组件功率都受阴影遮挡组件的影响，所以微型逆变器系统在阴影遮挡下的系统效率会比传统组串式系统高5％-25％。因此，微型逆变器系统在欧美等发达国家的分布式光伏项目中得到了广泛的应用。国内的光伏业内人士近年来也逐步认识到微型逆变器的性能优势，在分布式光伏项目中开始采用微型逆变器。
一般情况下，微型逆变器系统受遮挡的组件其输出功率会存在2-3个功率峰值点，现有的微型逆变器只会工作在其中一个局部功率峰值点，存在部分功率的损失。
发明内容
本发明根据微逆系统的大量组件级数据，提供一种适用于微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法及系统，以进一步提升微型逆变器系统的系统效率。
本发明提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，包括以下步骤：
根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件；
通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的全局最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点。
作为一种可实施方式，在根据微型逆变器的组件功率数据，识别所述微型逆变器连接的受遮挡组件之前，还包括以下步骤：
获取所述微型逆变器接入组件的功率数据。
作为一种可实施方式，所述根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件，包括以下步骤：
根据所述微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P＝k*Pmax，k的取值为3％至10％。
作为一种可实施方式，通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点，包括以下步骤：
比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；
若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；
若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；
设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；
当MPPT稳定时，比较当前最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制所述微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制所述微型逆变器工作在当前功率点。
作为一种可实施方式，还包括以下步骤：
获取所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax。
相应地，本发明提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，包括受遮挡组件识别模块和全局最大功率点搜索模块；
所述受遮挡组件识别模块，用于根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件；
所述全局最大功率点搜索模块，用于通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的全局最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点。
作为一种可实施方式，还包括功率数据获取模块；
所述功率数据获取模块，用于获取所述微型逆变器接入组件的功率数据。
作为一种可实施方式，所述受遮挡组件识别模块包括查找单元和标记单元；
所述查找单元，用于根据所述微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
所述标记单元，用于将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P＝k*Pmax，k的取值为3％至10％。
作为一种可实施方式，所述全局最大功率点搜索模块包括比较单元、第一设置单元、第二设置单元、MPPT跟踪单元以及控制单元；
所述比较单元，用于比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；
所述第一设置单元，用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；
所述第二设置单元，用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；
所述MPPT跟踪单元，用于在设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；
所述控制单元，用于当MPPT稳定时，比较当前最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制所述微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制所述微型逆变器工作在当前功率点。
作为一种可实施方式，还包括电压获取模块；
所述电压获取模块用于获取所述受遮挡组件最大功率点电压Vmax。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：
本发明通过获取微型逆变器接入组件的功率数据，识别出微型逆变器接入的受遮挡组件，然后进行全局最大功率点搜索，以确定全局最佳工作点，大大提升了微型逆变器的系统效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例供提供的微型逆变器光伏系统的原理示意图；
图3为本发明微型逆变器的组件在遮挡与非遮挡情况下的功率曲线示意图；
图4为本发明实施例二提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
参见图1，本发明实施例一提供了一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，包括以下步骤：
S100、根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别微型逆变器接入的受遮挡组件；
S200、通过对受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到受遮挡组件的全局最大功率点，并控制微型逆变器工作在全局最大功率点。
进一步地，在根据微型逆变器的组件功率数据，识别微型逆变器连接的受遮挡组件之前，还包括获取微型逆变器接入组件的功率数据的步骤。
本实施例提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法可以应运在图2所示的系统中。该系统主要零部件有光伏组件、微型逆变器、以及数据采集器。其中，光伏组件负责将光能转换为直流电能。微型逆变器负责将组件输出的直流电转换为电网适配的交流电，并提供MPPT功能，实时追踪光伏组件的最大功率点。数据采集器通过无线(Zigbee等)或有线(PLC等)通讯的方式与微型逆变器进行通讯，采集微型逆变器的输入电压、电流、功率、输出电压、频率及状态等运行数据。
本实施例首先利用数据采集器收集到微型逆变器接入组件的功率数据，基于功率数据识别出受遮挡组件，然后将受遮挡组件的相关信息发送给对应的微型逆变器，控制微型逆变器执行全局最大功率点搜索，找到受遮挡组件的全局最大功率点。
如果微型逆变器接入的某几块组件受到遮挡，受遮挡组件会存在两个或者以上的局部最大功率点，如图3所示。如果存在三个峰值功率点(即最大功率点)，对于60片和72片晶硅组件来说，最左侧峰值功率点电压会低于16V，低于大部分微型逆变器的最低运行电压。对于微型逆变器来说一般只考虑高于16V的两个峰值的功率点。
基于此，本发明根据非遮挡组件的MPPT电压及其当前峰值点功率电压，判断当前峰值点在第二个峰值点左侧还是右侧，进而设定不同的PV参考电压Vref，让微型逆变器快速接近第二个峰值功率点。
具体地，上述步骤S100的实现过程如下：
S110、根据微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
S120、将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P＝k*Pmax，k的取值为3％至10％。
识别微型逆变器接入的受遮挡组件在收集齐全微型逆变器的功率数据之后进行，间隔时间范围在1分钟-15分钟之间。
进一步地，上述步骤S200具体实现过程如下：
S210、比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和受遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；
S220、若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；
S230、若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；
S240、设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；
S250、当MPPT稳定时，比较当前最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制微型逆变器工作在当前功率点，不做调整。
参见图3，位于上面的且只有一个峰值的代表非遮挡组件，位于下方的且有2个峰值的代表受遮挡组件。当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则说明第二个峰值点在当前峰值点右侧，所以将PV参考电压Vref设为Vi*1.5(比较接近第二个峰值点)，同时开始搜索曲线右侧局部最大功率点；当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于受遮挡组件最大功率点电压Vmax时，说明第二个峰值点在当前峰值点左侧，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67(比较接近第二个峰值点)，同时开始搜索曲线左侧局部最大功率点。其中，PV电压设置系数0.67和1.5的系数来源于受遮挡组件的比例，参见图3。例如，受遮挡组件1/3组串被反并二极管旁路掉之后，组件的MPPT电压正好为未受遮挡组件的2/3，即0.67。
在上述步骤S200之前还可以包括获取受遮挡组件最大功率点电压Vmax的步骤。受遮挡组件最大功率点电压Vmax可以在步骤S200执行之前单独获取，也可以在步骤S100中根据微型逆变器接入组件的功率数据获取。
基于同一发明构思，本发明实施例二还提供一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，该系统与前述方法的原理相同，具体实现方式可参照前述方法的步骤实现，重复之处，不再冗述。
参见图4，本发明实施例二提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，包括受遮挡组件识别模块100和全局最大功率点搜索模块200。其中，受遮挡组件识别模块100用于根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别微型逆变器接入的受遮挡组件；全局最大功率点搜索模块200用于通过对受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到受遮挡组件的全局最大功率点，并控制微型逆变器工作在全局最大功率点。
进一步地，本实施例提供的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，还包括功率数据获取模块，功率数据获取模块用于获取微型逆变器接入组件的功率数据。
具体地，受遮挡组件识别模块100包括查找单元和标记单元。
查找单元110用于根据微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
标记单元120用于将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P＝k*Pmax，k的取值为3％至10％。
全局最大功率点搜索模块200包括比较单元210、第一设置单元220、第二设置单元230、MPPT跟踪单元240以及控制单元250。
其中，比较单元210用于比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和受遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；第一设置单元220用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；第二设置单元230用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于受遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；MPPT跟踪单元240用于在设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；控制单元250用于当MPPT稳定时，比较当前最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制微型逆变器工作在当前功率点。
进一步地，还包括电压获取模块，电压获取模块用于获取述受遮挡组件最大功率点电压Vmax。
本实施例首先利用数据采集器收集到微型逆变器接入组件的功率数据，基于功率数据识别出受遮挡组件，然后将受遮挡组件的相关信息发送给对应的微型逆变器，控制微型逆变器执行全局最大功率点搜索，找到受遮挡组件的全局最大功率点。进一步地，根据非遮挡组件的MPPT电压及其当前峰值点功率电压，判断当前峰值点在第二个峰值点左侧还是右侧，进而设定不同的PV参考电压Vref，让微型逆变器快速接近第二个峰值功率点。
本发明通过获取大量组件级数据进行综合判断，识别出微型逆变器接入的受遮挡组件，然后进行全局最大功率点搜索，以确定全局最佳工作点，大大提升了微型逆变器的系统效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件；
通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的全局最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点，包括以下步骤：
比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和非遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；
若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；
若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；
设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；
当MPPT稳定时，比较此时最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制所述微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制所述微型逆变器工作在当前功率点。
2.根据权利要求1所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，其特征在于，在根据微型逆变器的组件功率数据，识别所述微型逆变器连接的受遮挡组件之前，还包括以下步骤：
获取所述微型逆变器接入组件的功率数据。
3.根据权利要求1或2所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，其特征在于，所述根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件，包括以下步骤：
根据所述微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P=k*Pmax，k的取值为3%至10%。
4.根据权利要求1所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax。
5.一种微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，其特征在于，包括受遮挡组件识别模块和全局最大功率点搜索模块；
所述受遮挡组件识别模块，用于根据微型逆变器接入组件的功率数据，识别所述微型逆变器接入的受遮挡组件；
所述全局最大功率点搜索模块，用于通过对所述受遮挡组件进行全局最大功率点搜索，找到所述受遮挡组件的全局最大功率点，并控制所述微型逆变器工作在所述全局最大功率点；
所述全局最大功率点搜索模块包括比较单元、第一设置单元、第二设置单元、MPPT跟踪单元以及控制单元；
所述比较单元，用于比较当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi和非遮挡组件最大功率点电压Vmax的大小；
所述第一设置单元，用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi小于所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*1.5；
所述第二设置单元，用于若当前微型逆变器接入组件的最大功率点电压Vi大于所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax，则将PV参考电压Vref设为Vi*0.67；
所述MPPT跟踪单元，用于在设置完PV参考电压Vref后，定时进行MPPT跟踪；
所述控制单元，用于当MPPT稳定时，比较此时最大功率点功率Pj是否小于前一个峰值功率点Pi；如果是，则将PV电压参考Vref设为Vi，控制所述微型逆变器工作在此前的峰值功率点；如果否，则控制所述微型逆变器工作在当前功率点。
6.根据权利要求5所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，其特征在于，还包括功率数据获取模块；
所述功率数据获取模块，用于获取所述微型逆变器接入组件的功率数据。
7.根据权利要求5或6所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，其特征在于，所述受遮挡组件识别模块包括查找单元和标记单元；
所述查找单元，用于根据所述微型逆变器接入组件的功率数据，查找当前时刻功率最大的组件，并获取其功率Pmax；
所述标记单元，用于将查找出的当前时刻功率最大的组件与其他组件进行对比，若某一组件的功率低于Pmax-△P，则标记该组件为受遮挡组件；其中，△P=k*Pmax，k的取值为3%至10%。
8.根据权利要求5所述的微型逆变器光伏系统的全局MPPT控制系统，其特征在于，还包括电压获取模块；
所述电压获取模块用于获取所述非遮挡组件最大功率点电压Vmax。
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