ES2828456T3 - Método de seguimiento de punto de potencia máxima - Google Patents

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Abstract

Un método de seguimiento del punto de máxima potencia, MPPT, perturbación y observación, P&O, que realiza las siguientes etapas: (S100) medir un voltaje actual (Vc(k)) y una potencia actual 5 (P(k)) en un punto de tiempo actual (k), (S200) que determina temporalmente un comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) mediante el uso de la potencia y el voltaje medidos en el punto de tiempo actual (k) y un punto de tiempo anterior (k-1); caracterizado por: (S300) identificar, por medio de un contador de comando de voltaje, un número de veces que el comando de voltaje (Vr), incluido el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)), se incrementa continuamente o disminuye continuamente; (S400) decidir disminuir el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) determinado temporalmente a aumentarse o aumentar el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) determinado temporalmente a disminuirse, cuando el contador de comando de voltaje es mayor que un número de los tiempos de referencia predeterminados, y regular un voltaje de salida de una celda solar con base en el comando de voltaje siguiente decidido (Vr(k+1)).

Description

DESCRIPCIÓN
Método de seguimiento de punto de potencia máxima
[Campo técnico]
La presente invención se refiere a un método de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en la generación fotovoltaica, y más particularmente, a un método MPPT que puede realizarse en un inversor conectado a la red de un sistema de generación fotovoltaica.
[Antecedentes]
Los algoritmos de control que se requieren en un sistema de generación fotovoltaica conectado a la red pueden dividirse en gran medida en un algoritmo de control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), un algoritmo de control de la corriente de entrada del conversor de CC-CC, un algoritmo de control de bucle de bloqueo de fase (PLL), un algoritmo de control de voltaje de enlace de CC, un algoritmo de control de corriente de salida del inversor, un algoritmo anti-isla y un algoritmo de protección de isla.
Dado que la potencia de la energía fotovoltaica cambia de forma no lineal en dependencia de la cantidad y la temperatura de la radiación solar, el algoritmo de control MPPT es un método de control para maximizar la eficiencia mediante la detección de un punto de máxima potencia. El algoritmo de control de la corriente de entrada del conversor de CC-CC se realiza mediante el uso de la corriente de referencia de entrada de un conversor de CC-CC, que se genera a través del algoritmo de control MPPT. El algoritmo de control PLL se usa para detectar fases de un voltaje conectado a la red y para generar una corriente de referencia de salida de un inversor. El algoritmo de control de voltaje de enlace de CC se usa para controlar que la corriente de enlace de CC del inversor sea constante y generar la amplitud de la corriente de referencia de salida del inversor. El algoritmo de control de la corriente de salida del inversor se realiza al generar una corriente de referencia de salida del inversor de acuerdo con la fase y la amplitud de un voltaje de enlace de CC que se genera a través del algoritmo de control PLL y el algoritmo de control de voltaje de corriente de CC.
Entre estos algoritmos de control, el algoritmo de control MPPT se realiza antes de otro algoritmos de control, y por lo tanto requiere rapidez y precisión.
CHIHCHIANG HUA Y OTROS: "Implementation of a DSP-Controlled Photovoltaic System with Peak Power Tracking", TRANSACCIONES DEL IEEE SOBRE LA ELECTRONICA INDUSTRIAL, CENTRO DE SERVICIO IEEE, PISCATA WAY, NJ, EE.UU., vol. 45, núm. 1, 1 de febrero de 1998 (1998-02-01), ISSN: 0278-0046 describe un sistema fotovoltaico que usa una técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) que supera los inconvenientes del método de promedio del espacio de estado, donde el procesador de señal digital (DSP) TI320C25 se usó para implementar el controlador MPPT propuesto, que controla el conversor de CC/CC en el sistema fotovoltaico.
WENKAI WU Y OTROS: "DSP-based multiple peak power tracking for expandable power system", APEC 2003. 18vo. CONFERENCIA Y EXPOSICIÓN ANUAL DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA APLICADA DEL IEEE. MIAMI BEACH, FL, FEBRERO 9 - 13, 2003; [CONFERENCIA ANUAL DE ELECTRONICA DE POTENCIA APLICADA], NEW YORK, NY: IEEE, EE.UU., 9 de febrero de 2003 (2003-02-09), páginas 525-530 vol.1, ISBN: 978-0-7803-7768-4 describe un enfoque mejorado de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) basado en DSP para múltiples aplicaciones de matriz solar, que incorpora un método de intercambio de corriente de "bus compartido" que puede regular varios conversores de CC/CC en modo de corriente en paralelo.
WEIDONG XIAO Y OTROS: "A modified adaptive hill climbing MPPT method for photovoltaic power systems", CONFERENCIA DE ESPECIALISTAS EN ELECTRÓNICA DE POTENCIA, 2004. PESC 04. 2004 ANUAL 35to DE IEEE, AACHEN, ALEMANIA 20-25 DE JUNIO DE 2004, PISCATAWAY, NJ, EE.UU., IEEE, US, vol. 3, 20 de junio de 2004 (2004-06-20), páginas 1957-1963, ISBN:978-0-7803-8399-9 describe un método MPPT de escalada simple adaptativa modificada (MAHC) para evitar la desviación de seguimiento.
ESRAM T Y OTROS: "Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques", TRANSACCIONES DEL IEEE SOBRE LA CONVERSIÓN DE ENERGÍA, CENTRO DE SERVICIO IEEE, PISCATAWAY, NJ, EE.UU., Vol. 22, núm. 2, 1 de junio de 2007 (2007-06-01), páginas 439-449, ISSN: 0885-8969 describe técnicas para obtener el seguimiento del punto de máxima potencia de las matrices fotovoltaicas (PV).
La Figura 1 ilustra un método MPPT representativo que se denomina como un método MPPT P&O. Primero, el voltaje y la potencia de una celda solar se miden en un intervalo de tiempo predeterminado. La potencia se calcula generalmente a partir del valor medido del voltaje y el valor medido de la corriente, pero se denominará como medición de potencia por conveniencia de la ilustración.
Como se muestra en la Figura 1, para determinar un comando de voltaje Vr(k+1) en el punto de tiempo de medición siguiente (k+1), el método MPPT P&O incluye comparar la potencia actual P(k) con la potencia anterior P(k-1) (S210, S220); comparar el voltaje actual Vc(k) con el voltaje anterior Vc(k-1) (S230, S240); determinar el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al aumentar un comando de voltaje actual Vr(k), cuando la potencia actual P(k) es mayor que la potencia anterior P(k-1) y el voltaje actual Vc(k) es mayor que el voltaje anterior Vc(k-1) (S290); determinar el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al disminuir el comando de voltaje actual Vr(k), cuando la potencia actual P(k) es mayor que la potencia anterior P(k-1) y el voltaje anterior Vc(k-1) es mayor que el voltaje actual Vc(k) (S280); determinar el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al disminuir el comando de voltaje actual Vr(k), cuando la potencia anterior P(k-1) es mayor que la potencia actual P(k) y el voltaje actual Vc(k) es mayor que el voltaje anterior Vc(k-1) (S260); y determinar el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al aumentar el comando de voltaje actual Vr(k), cuando la potencia anterior P(k-1) es mayor que la potencia actual P(k) y el voltaje anterior Vc(k-1) es mayor que el voltaje actual Vc(k) (S270).
Si la potencia P(k-1) que se mide en un punto de tiempo anterior (k-1) y la potencia P(k) que se mide en un punto de tiempo actual k no se cambian, el comando de voltaje de la celda solar se mantiene como está (S210 y S500). Por otro lado, si la potencia P(k-1) que se mide en el punto de tiempo anterior (k-1) y la potencia P(k) que se mide en el punto de tiempo de actual k se cambian, se determina si la potencia P(k) que se mide en el punto de tiempo actual k aumenta o disminuye en comparación con la potencia P(k-1) que se mide en el punto de tiempo anterior (k-1) (S220). Además, se determina si el voltaje actual V(k) de la celda solar aumenta o disminuye en comparación con el voltaje anterior V(k-1) de la celda solar (S230 y S240).
Si aumentan la potencia y el voltaje medidos, el comando de voltaje de la celda solar aumenta en un valor predeterminado (S290). Alternativamente, si aumenta la potencia medida pero el voltaje medido disminuye, el comando de voltaje de la celda solar disminuye en el valor predeterminado (S280). Si disminuyen la potencia y el voltaje medido, el comando de voltaje de la celda solar aumenta en el valor predeterminado (S270). Si disminuye la potencia medida pero el voltaje medido aumenta, el comando de voltaje de la celda solar disminuye en el valor predeterminado (S260).
La Figura 2 ilustra una curva característica de potencia-voltaje (PV) de una celda solar. Cuando la cantidad de radiación solar es constante, la celda solar funciona bajo la curva característica PV.
En el método MPPT de la Figura 1, el voltaje y la corriente de la celda solar se miden primero en el intervalo de tiempo predeterminado, y luego se calcula la potencia de la celda solar. Si la potencia anterior y la potencia actual no se cambian, el comando de voltaje de la celda solar se mantiene como está.
Si se cambian la potencia anterior y la potencia actual, se determina si la potencia actual aumenta o disminuye en comparación con la potencia anterior, y se determina si el voltaje actual de la celda solar aumenta o disminuye en comparación con el voltaje anterior de la celda solar. Si aumentan la potencia y el voltaje, el comando de voltaje de la celda solar aumenta en el valor predeterminado. Alternativamente, si la potencia aumenta pero el voltaje disminuye, el comando de voltaje de la celda solar disminuye en el valor predeterminado. Si la potencia y el voltaje disminuyen, el comando de voltaje de la celda solar aumenta en el valor predeterminado. Si la potencia disminuye pero el voltaje aumenta, el comando de voltaje de la celda solar disminuye en el valor predeterminado. El punto de máxima potencia se rastrea operando un inversor conectado a la red de acuerdo con el comando de voltaje de la celda solar, que se determina como se describe anteriormente.
En un caso donde la cantidad de radiación solar sea constante, el método MPPT que se muestra en la Figura 1 es el método más simple y más eficiente de seguimiento del punto de máxima potencia. Sin embargo, en realidad, la cantidad de radiación solar cambia continuamente en dependencia del clima, y el punto de máxima potencia no puede rastrearse o llevarse mucho tiempo para rastrear el punto de máxima potencia en una condición específica. Particularmente, en un día en el que el cambio de clima es serio, cuando la cantidad de radiación solar disminuye y luego aumenta y cuando el comando de voltaje de la celda solar disminuye en un valor predeterminado, el voltaje actual de la celda solar disminuye en comparación con el voltaje anterior de la celda solar, pero la cantidad de radiación solar aumenta. Por tanto, la potencia de la celda solar aumenta, y en consecuencia, el comando de voltaje de la celda solar debe realmente aumentarse. Sin embargo, el comando de voltaje de la celda solar disminuye y la potencia de la celda solar aumenta a medida que aumenta la cantidad de radiación solar. Por lo tanto, el comando de voltaje de la celda solar disminuye continuamente, y en consecuencia, el punto de máxima potencia se mueve en sentido opuesto al punto de máxima potencia real. Será evidente que en un caso donde se evite tal problema al establecer los valores máximo y mínimo de los comandos de voltaje, el control MPPT puede reiniciarse. Sin embargo, se produce una fluctuación en el MPPT.
[Descripción]
[Problema técnico]
La presente invención proporciona un seguimiento rápido y preciso del punto de máxima potencia (MPPT) para un sistema de generación fotovoltaica.
En particular, la presente invención proporciona un MPPT que puede reflejar un cambio en la cantidad de radiación solar.
[Solución técnica]
La presente invención se define mediante las características de la reivindicación independiente. Las modalidades beneficiosas preferidas de las mismas se definen mediante las características secundarias de las reivindicaciones dependientes.
[Efectos ventajosos]
De acuerdo con el método MPPT de la presente invención que se configura como se describe anteriormente, un cambio en la cantidad de radiación solar puede reflejarse rápida y precisamente en un sistema de generación fotovoltaica.
[Descripción de los dibujos]
La Figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra un método de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) de perturbación y observación (P&O).
La Figura 2 es un gráfico que ilustra un principio MPPT en una situación normal mediante el uso del método MPPT de la Figura 1.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método de MPPT de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método MPPT de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.
La Figura 5 es un gráfico que ilustra un principio MPPT en una situación anormal mediante el uso del método MPPT de acuerdo con la modalidad de la presente invención. La Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de celdas solares para realizar el método MPPT de acuerdo con la presente invención.
[Mejor modo]
La presente invención se describe más completamente a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran modalidades de la presente invención. Sin embargo, la presente invención puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las modalidades establecidas en este documento. Más bien, estas modalidades se proporcionan de modo que esta descripción sea exhaustiva y transmitirá completamente el alcance de la presente invención a los expertos en la materia.
La presente invención es una invención en la que la técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) de perturbación y la observación (P&O) se mejora adicionalmente para evitar un caso donde se rastrea un punto de máxima potencia falso cuando se cambia la cantidad de radiación solar.
La Figura 3 ilustra un método MPPT mejorado que se propone en la presente invención.
El método MPPT que se muestra en la Figura 3 comprende determinar temporalmente el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) mediante el uso de la potencia y el voltaje medidos (S100) en el punto de tiempo de medición de corriente k y el punto de tiempo de medición anterior (k-1) (S200); identificar el número de veces que se continúa con un aumento o disminución del comando de voltaje Vr (S300); decidir que el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) que se determina temporalmente que aumentará disminuye o decidir que el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) que se determina temporalmente que se disminuirá se incrementa, cuando el aumento o disminución del comando de voltaje Vr continúa por un tiempo predeterminado o más (S400); y regular el voltaje de salida de un módulo de generación fotovoltaica con base en el comando de voltaje siguiente determinado (S500).
Las etapas S100 y S200 son las mismas que las del método MPPT P&O de la Figura 1. Sin embargo, en la Figura 3, el comando de voltaje siguiente de la celda solar se determina temporalmente en la etapa S200. Si el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) de la celda solar se determina en una de las etapas S260 a S290, se detecta un aumento/disminución en el comando de voltaje Vr(k+1) en las etapas S300 y S400.
Es decir, en la etapa S300, se determina si el comando de voltaje entre el punto de tiempo actual k y el punto de tiempo siguiente (k+1) aumenta o disminuye, y si se determina que el comando de voltaje Vr de la celda solar ha aumentado o disminuido continuamente, el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar aumenta. Por otro lado, si se determina que el comando de voltaje Vr de la celda solar no ha aumentado o disminuido continuamente, el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar se inicializa como 0.
Específicamente, la etapa S300 puede comprender comparar un comando de voltaje Vr(k-1) de la celda solar en el punto de tiempo anterior (k-1) con un comando de voltaje Vr(k) de la celda solar en el punto de tiempo actual k (S310); comparar el comando de voltaje actual Vr(k) con un comando de voltaje siguiente Vr(k+1) en el punto de tiempo siguiente (k+1) (S320 y S330); el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar aumenta, cuando el comando de voltaje actual Vr(k) es mayor que el comando de voltaje anterior Vr(k-1) y el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) es mayor que el comando de voltaje actual Vr(k) (S380); el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar se restablece a 0, cuando el comando de voltaje actual Vr(k) es mayor que el comando de voltaje anterior Vr(k-1) y el comando de voltaje actual Vr(k) es mayor que el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) (S370); el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar aumenta, cuando el comando de voltaje anterior Vr(k-1) es mayor que el comando de voltaje actual Vr(k) y el comando de voltaje actual Vr(k) es mayor que el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) (S380); y el contador de comando de voltaje Vr_cnt de la celda solar se restablece a 0, cuando el comando de voltaje anterior Vr(k-1) es mayor que el comando de voltaje actual Vr(k) y el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) es mayor que el comando de voltaje actual Vr(k) (S370).
A continuación, en la etapa S400, si el aumento o la disminución en el comando de voltaje de la celda solar continúa el número (n) de tiempos de referencia predeterminados o más, el comando de voltaje se decide al cambiar la dirección del aumento o disminución en el comando de voltaje determinado temporalmente en la etapa S200.
Específicamente, la etapa S400 puede comprender comparar el contador de comando de voltaje Vr_cnt con el número (n) de los tiempos de referencia predeterminados (S410); decidir el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al disminuir el comando de voltaje actual Vr(k), cuando el contador de comando de voltaje Vr_cnt es mayor que el número (n) de los tiempos de referencia predeterminados y el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) es mayor que el comando de voltaje actual Vr(k) (S440); decidir el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) como un valor que se obtiene al aumentar el comando de voltaje actual Vr(k), cuando el contador de comando de voltaje Vr_cnt es mayor que el número (n) de los tiempos de referencia predeterminados y el comando de voltaje actual Vr(k) es mayor que el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) (S430); y decidir el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) determinado temporalmente, cuando el número (n) de los tiempos de referencia predeterminados es mayor que el contador de comando de voltaje Vr_cnt.
En la etapa S440, el doble de un coeficiente de fluctuación C puede restarse del comando de voltaje siguiente Vr(k+1) determinado temporalmente para convertir el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) determinado temporalmente como el valor aumentado en un valor disminuido. En la etapa S430, el doble del coeficiente de fluctuación C puede sumarse al comando de voltaje determinado temporalmente siguiente Vr(k+1) para convertir el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) determinado temporalmente como el valor disminuido en un valor aumentado.
En la etapa S500, se devuelve el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) que se decide en la etapa S400, un inversor (o conversor) del sistema de generación fotovoltaica controla la generación fotovoltaica mediante el uso del comando de voltaje siguiente Vr(k+1).
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método MPPT de acuerdo con una modalidad de la presente invención de modo que los procesos que se proponen en la presente invención se distingan claramente de los procesos MPPT P&O generales. Si los procesos que se muestran en la Figura 3 se implementan tal cual, el mismo proceso se realiza repetidamente varias veces. Sin embargo, en realidad, la misma etapa es la primera que se realiza sólo una vez, y luego se realizan las etapas determinadas de acuerdo con el resultado realizado previamente. Específicamente, el resultado determinado en la etapa S310 es un resultado previamente determinado de acuerdo con el cual se ha realizado una de las etapas S260 a S290. En la etapa S420, se realiza de nuevo el proceso realizado en la etapa S320 o S330.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra el método MPPT que se expresa de modo que las etapas superpuestas de la Figura 3 no se ejecutan repetidamente. En la Figura 4, el método MPPT incluye además las etapas S1230, S1240 y S1299 de decidir un comando de voltaje actual como el comando de voltaje siguiente cuando el voltaje actual y el voltaje anterior están dentro del mismo rango.
La Figura 5 ilustra esquemáticamente una trayectoria MPPT 9 en una situación normal, una trayectoria MPPT 10 en una situación anormal y una trayectoria MPPT 11 de acuerdo con la modalidad de la presente invención.
Si la cantidad de radiación solar aumenta rápidamente bajo la situación donde la celda solar funciona a un punto de máxima potencia en el estado en que la cantidad de radiación solar es baja, la curva característica de la celda solar aumenta gradualmente. En un caso normal (en un caso donde aumenta el comando de voltaje actual de la celda solar), el punto de máxima potencia se rastrea como se muestra en la Figura 5 (línea 9).
Sin embargo, en un caso donde la cantidad de radiación solar aumenta rápidamente bajo la situación donde el comando de voltaje actual Vr(k) de la celda solar disminuye, la potencia aumenta incluso aunque el voltaje de la celda solar disminuya. Por tanto, de acuerdo con el algoritmo de la Figura 1, disminuye el comando de voltaje siguiente Vr(k+1) de la celda solar y la potencia también aumenta en el siguiente proceso MPPT. En consecuencia, el comando de voltaje de la celda solar disminuye continuamente y, por lo tanto, el punto de máxima potencia se aleja gradualmente del punto de máxima potencia sustancial (línea 10). Al considerar sólo la técnica MPPT P&O, esta es una operación normal, pero sustancialmente se convierte en una operación falsa. Por lo tanto, se necesita mucho tiempo para alcanzar el punto de máxima potencia.
El método MPPT de acuerdo con la modalidad de la presente invención es un método en el que cuando el comando de voltaje de la celda solar continúa en una cierta dirección incluso en una situación anormal como la línea 10, el punto de máxima potencia se rastrea rápidamente al punto de máxima potencia sustancial al cambiar la dirección del comando de voltaje de la celda solar en la dirección opuesta (línea 11).
Como se muestra en la Figura 6, un sistema de celdas solares de acuerdo con la presente invención incluye un panel de celdas solares 10, una unidad de medición 20, un conversor de CC-CC 30 y una unidad de control 40 que se configura para incluir un controlador de modulación de ancho de pulso (PWM) 44, un conversor D/A 43 y una microcomputadora (MICOM, 41). En el sistema de celdas solares, se rastrea el punto de máxima potencia del panel de celdas solares 10, el punto de máxima potencia rastreada se rectifica por el conversor de CC-CC 30, y la potencia de máxima potencia rectificada se aplica a una carga (no se muestra).
La carga puede ser una batería de carga de un satélite, un sistema de calentador eléctrico, un motor eléctrico, un sistema de CA comercial o una combinación de los mismos.
El panel de celdas solares 10 puede configurarse con celdas solares que incluyen un semiconductor tal como silicio amorfo, silicio no cristalino o silicio monocristalino, y un semiconductor compuesto, etc. Generalmente, una pluralidad de energía solar se combinan en una forma en serie/paralelo y se disponen en forma de una matriz o de cadena para obtener voltaje y corriente predeterminados.
La unidad de medición 20 se usa para medir el voltaje y la corriente del panel de celdas solares 10 e incluye un medidor de voltaje 21 y un medidor de corriente 22. Aquí, el medidor de voltaje 21 puede configurarse para incluir un divisor de voltaje mediante el uso de dos resistencias, y el medidor de corriente 22 puede configurarse para incluir una resistencia de medición que tiene baja resistencia, un amplificador de operación y un transistor de unión bipolar (BJT).
Si el voltaje máximo que se suministra desde el panel de celdas solares 10 es aproximadamente 24. 5 V, la salida del medidor de voltaje 21 está preferentemente limitada a 5 V o menos. Por lo tanto, la relación de resistencia de las resistencias R1 y R2 del medidor de voltaje 21 se configura como 1: 4.
Las salidas de la mediación de voltaje y corriente 21 y 22 se conectan a los pines de entrada analógica (AIN. D y AIN.C) de un conversor A/D 42, respectivamente. El conversor A/D 42 convierte una entrada analógica en una entrada digital bajo el control del MICOM 41 y tiene una interfaz I-línea.
El conversor de CC-CC 30 se usa para convertir la potencia de CC del panel de celda solar 10 y para suministrar la potencia convertida a la carga. El conversor de CC-CC 30 se configura para incluir un dispositivo de conmutación de tipo de borrado automático, y el flujo de potencia, el voltaje de entrada/salida y la frecuencia de salida del conversor de CC-CC 30 pueden controlarse al regular la relación de trabajo de un pulso de compuerta o la velocidad de encendido/apagado. El conversor de CC-CC 30 tiene varios tipos, pero la topología reductora como tipo de caída de voltaje se aplica preferentemente al conversor de CC-CC 30, al tener en cuenta el voltaje de carga de la batería del satélite y el voltaje en el punto de máxima potencia del panel de celdas solares.
Un conversor de CC-CC general se usa para convertir la potencia de entrada en un cierto rango dentro de la potencia de salida fija. Sin embargo, en la presente invención, el conversor de CC-CC 30 se usa para controlar la potencia de entrada que se suministra al panel de celdas solares. En el conversor de CC-CC 30, si aumenta la relación de trabajo de una señal de PWM, aumenta el tiempo de cortocircuito y, por lo tanto, aumenta la corriente de salida. Si disminuye la relación de trabajo de la señal de PWM, disminuye el tiempo de cortocircuito, y por tanto, disminuye la corriente de salida. Dado que P=VI, el voltaje disminuye a medida que aumenta la corriente de salida y el voltaje aumenta a medida que disminuye la corriente de salida.
Por tanto, si el voltaje de salida del panel de celdas solares 10 es más alto que el voltaje en el punto de máxima potencia, el MICOM 41 aumenta la relación de trabajo de la señal de PWM. Por tanto, aumenta el tiempo de cortocircuito en el conversor de CC-CC 30. En consecuencia, la corriente de salida que se suministra desde el panel de celdas solares 10 a la carga aumenta y el voltaje de salida del panel de celdas solares 10 disminuye. Por otro lado, si el voltaje de salida del panel de celdas solares 10 es menor que el voltaje en el punto de máxima potencia, el MICOM 41 disminuye la relación de trabajo de la señal de PWM. Por lo tanto, disminuye el tiempo de cortocircuito en el conversor de CC-CC 30 y disminuye la corriente de salida que se suministra desde el panel de celdas solares 10 a la carga. En consecuencia, aumenta el voltaje de salida del panel de celdas solares 10.
Para realizar el método MPPT para la potencia que se genera en el panel de celdas solares 10, la unidad de control 40 determina temporalmente un comando de voltaje siguiente mediante el uso del voltaje y la potencia que se miden en puntos de tiempo actuales y anteriores. Si un aumento o disminución en el comando de voltaje continúa tiempos predeterminados o más, la unidad de control 40 decide que disminuye el comando de voltaje siguiente determinado temporalmente a aumentarse o decide que aumente el comando de voltaje siguiente determinado temporalmente a disminuirse. Entonces, la unidad de control regula el voltaje de salida del panel de celdas solares 10 con base en el comando de voltaje siguiente decidido.
Aunque la presente invención se ha explicado por las modalidades que se muestran en los dibujos descritos anteriormente, un experto en la técnica debe comprender que la presente invención no se limita a las modalidades. En consecuencia, el alcance de la presente invención se determinará únicamente por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Un método de seguimiento del punto de máxima potencia, MPPT, perturbación y observación, P&O, que realiza las siguientes etapas:
    (S100) medir un voltaje actual (Vc(k)) y una potencia actual (P(k)) en un punto de tiempo actual (k), (S200) que determina temporalmente un comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) mediante el uso de la potencia y el voltaje medidos en el punto de tiempo actual (k) y un punto de tiempo anterior (k-1);
    caracterizado por:
    (S300) identificar, por medio de un contador de comando de voltaje, un número de veces que el comando de voltaje (Vr), incluido el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)), se incrementa continuamente o disminuye continuamente;
    (S400) decidir disminuir el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) determinado temporalmente a aumentarse o aumentar el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) determinado temporalmente a disminuirse, cuando el contador de comando de voltaje es mayor que un número de los tiempos de referencia predeterminados, y regular un voltaje de salida de una celda solar con base en el comando de voltaje siguiente decidido (Vr(k+1)).
    El método MPPT de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa (S300) de identificar el número de veces comprende:
    (S310) comparar un comando de voltaje anterior (Vr(k-1)) con un comando de voltaje actual (Vr(k));
    (S320, S330) comparar el comando de voltaje actual (Vr(k)) con el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)); (S380) aumentar el contador de comando de voltaje, cuando el comando de voltaje actual (Vr(k)) es mayor que el comando de voltaje anterior (Vr(k-1)) y el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) es mayor que el comando de voltaje actual (Vr(k));
    (S370) reiniciar el contador de comando de voltaje, cuando el comando de voltaje actual (Vr(k)) es mayor que el comando de voltaje anterior (Vr(k-1)) y el comando de voltaje actual (Vr(k)) es mayor que el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1));
    (S380) aumentar el contador de comando de voltaje, cuando el comando de voltaje anterior (Vr (k- 1)) es mayor que el comando de voltaje actual (Vr(k)) y el comando de voltaje actual (Vr(k)) es mayor que el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)); y
    (S370) reiniciar el contador de comando de voltaje, cuando el comando de voltaje anterior (Vr(k-1)) es mayor que el comando de voltaje actual (Vr(k)) y el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) es mayor que el comando de voltaje actual (Vr(k)).
    El método MPPT de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa de decidir (S400) del comando de voltaje comprende:
    (S410) comparar el contador de comando de voltaje con el número de los tiempos de referencia predeterminados;
    (S440) decidir el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) como un valor que se obtiene al disminuir el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando el contador de comando de voltaje es mayor que el número de los tiempos de referencia predeterminados y el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) es mayor que el comando de voltaje actual (Vr(k));
    (S430) decidir el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) como un valor que se obtiene al aumentar el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando el contador de comando de voltaje es mayor que el número de los tiempos de referencia predeterminados y el comando de voltaje actual (Vr(k)) es mayor que el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)); y
    decidir el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) temporalmente decidido cuando el número de los tiempos de referencia predeterminados es mayor que el contador de comando de voltaje.
    El método MPPT de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa (S200) de determinar temporalmente un comando de voltaje siguiente (Vr(k+1) comprende:
    (S210, S220) comparar la potencia actual (P(k)) con una potencia anterior (P(k-1));
    (S230, S240) comparar el voltaje actual (Vc(k)) con un voltaje anterior (Vc(k-1));
    (S290) determinar temporalmente el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) al aumentar el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando la potencia actual (P(k)) es mayor que la potencia anterior (P(k-1)) y el voltaje actual (Vc(k)) es mayor que el voltaje anterior (Vc(k-1));
    (S280) determinar temporalmente el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) al disminuir el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando la potencia actual (P(k)) es mayor que la potencia anterior (P(k-1)) y el voltaje anterior (Vc(k-1)) es mayor que el voltaje actual (Vc(k));
    (S260) determinar temporalmente el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) al disminuir el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando la potencia anterior (P(k-1)) es mayor que la potencia actual (P(k)) y el voltaje actual (Vc(k)) es mayor que el voltaje anterior (Vc(k-1)); y
    (S270) determinar temporalmente el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)) al aumentar el comando de voltaje actual (Vr(k)), cuando la potencia anterior (P(k-1)) es mayor que la potencia actual (P(k)) y el voltaje anterior (Vc(k-1)) es mayor que el voltaje actual (Vc(k)).
    5. El método MPPT de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende, además, decidir el comando de voltaje actual (Vr(k)) como el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)), cuando la potencia actual (P(k)) y la potencia anterior (P(k-1)) son iguales.
    6. El método MPPT de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende, además, decidir el comando de voltaje actual (Vr(k)) como el comando de voltaje siguiente (Vr(k+1)), cuando el voltaje actual (Vc(k)) y el voltaje anterior (Vc(k-1)) son iguales.
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