专利名称：从可再生能源提取电功率的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及替代能源的开发，更确切地说，涉及可再生能源的开发。确切地说，尽管不是专指，本发明涉及对利用光伏面板开发太阳能的方法和系统的改进。更一般地说，本发明涉及对从来源提取功率的方法和系统的改进，该来源的运行状态随至少一个不可控量而变化，并且对于不可控量的每个值都具有所提供功率随控制量而变化的特征曲线，对于不可控量的每个值的特征曲线都具有对于该控制量最优值的最大值。
背景技术：
由于能量需求的日益增长和传统能源的枯竭相关的问题，以及与其开发相关的环境冲击，可再生能源的重要性日益增大。在这些能源中，太阳能具有基础意义。以不同方式开发它对于本发明的目的，受关注的是通过光伏面板将其直接变换为电功率。暴露在太阳辐射下的这些面板产生直流电并呈现出特征功率输出电压曲线，对于电源输出端子处电压的给定值具有功率的最大值。因为光伏面板的机能状态在很大程度上取决于入射能量，所以对于辐射的每个值，即面板接收的每表面单位的功率的每个值，能够确定特征曲线全部特征曲线对于电源输出电压的给定值都具有最大值，但是这个值在特征曲线之间变化。显而易见，光伏面板的辐射状态取决于众多因素，与季节、时间和大气状态有关。 后者尤其出现出不可预见的变化性，在一天内也能够频繁地发生。浮云的掠过、薄雾的形成、空气中含水量的改变都是使辐射或多或少快速而不可预见地变化的因素。所以，这后者表示影响电源机能的不可控量。尤为重要的是设计能够在机能状态变化时尤其是在太阳辐射表示的不可控量变化时使从光伏面板提取的功率最大化的系统。光伏面板产生直流电。它能够被使用，利用逆变器将它转换为交流电。从逆变器输出的交流电能够送入配电网以及/或者能够被用于向一个或多个局部负载供电。无论光伏面板或光伏面板场的连接如何(直接到配电网、到单一局部负载或到这两种运行模式的组合)，都需要这样一种控制逆变器的方式，该方式使在面板或光伏面板场处的输出(以及因此在逆变器处的输入)维持在控制量即电压的某个值，使功率提取最大化。因为在太阳辐射状态改变时使从电源提取的功率最大化的最优电压如上所述变化，所以已经研究了若干控制和调节算法，在辐射状态变化时能够修改逆变器的运行状态，使得由电源、逆变器和控制回路组成的系统一直趋向最大化提取功率的状态。在W0-A-2007/072514中以及在本文和各个研究报告中提及的专利和非专利文档中介绍了适于执行这种功能的算法实例，所述这些文档的内容被合并在本说明中。在最普通的控制算法中，应当提及称为“扰动并观察”的算法。这个算法提供了扰动电源+逆变器系统的运行状态、在电源输出电压(因而在逆变器的输入处)强加变化、观察这个扰动的结果，即验证强加的扰动使提供的功率上升还是下降。如果提供的功率上升， 这意味着该系统不在最大功率供应点上，并且强加的扰动在使提供的功率上升即朝着最大供应点移动的方向上。反之亦然，如果强加的扰动对应于提供的功率降低，这意味着强加的扰动在使能够提取的功率最大化所需方向的相反方向上。这些算法效率高，但是它们表现出某些限制，主要与以下事实有关辐射状态的突然变化使该系统适应新运行状态的时间很长，因为事实上辐射状态的变化导致该系统必须在其上移动的特征曲率发生改变。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和系统，完全地或部分地减少公知系统和方法的问题，尤其是能够改进从可再生能源，确切地说，尽管不是专指，从具有光伏面板的电源的功率提取，其中所述电源的运行状态变化取决于至少一个不可控量，如上所述。根据第一方面，本发明涉及利用功率调节电路从电源提取功率的方法，其中所述电源的运行状态随至少一个不可控量而变化；对于所述不可控量的每个值所述电源都具有所提供功率随某控制量而变化的特征曲线；每条特征曲线都具有所述控制量最优值的最大值。典型情况下，尽管不是专指，所述电源可以包括一片或多片光伏面板，并且在这种情况下所述不可控量是例如太阳辐射而所述控制量可以是所述面板的输出电压或从所述面板输出的电流。根据本发明的一个实施例，根据本发明的方法提供了以下步骤>对于所述不可控量的实际值，判断所述控制量的实际值是大于还是小于所述最优值；>产生调节信号以便朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。这种方法本质上不同于基于扰动并观察算法的方法。事实上，在这些公知算法中， 提供的是扰动所述系统引起所述控制量(例如电压)变化并观察这种变化(扰动)使所述电源提供的功率是上升还是下降。在所述扰动使提供的功率上升的情况下，在迭代算法的后续步骤，引起相同符号的新扰动(例如输出电压再次上升或再次下降)，并且观察对提供的功率的影响。通过重复这个过程，在一定时间后(除非所述不可控量改变)到达最大功率点。所以，它是经验方法。反之亦然，根据本发明的方法提供了一种控制算法，它初步地执行所述控制量的值关于这个量的最优值的检查。即使所述最优值(即最大化所述提取的功率的值)事先未知，因为它取决于所述不可控量(或多个不可控量)，但是有可能，例如通过施加所述控制量的定期震荡，判断这个量当前具有的值是大于还是小于所述最优值。根据这种判断，所述控制回路使所述控制量朝向所述最优值产生定量变化。如果所述控制量的实际值小于所述最优值，便增大所述控制量。如果它大于所述最优值，便减小所述控制量。所以，与所述传统的“扰动并观察”方法相反，对所述控制量不加具有随机符号的变化，以随后验证所述变化的符号使所述提供的功率是上升还是下降。相反以这样的方式加变化符号，以便对于该特定运行状态，即对于所述不可控量的当前值，无论如何要获得所述系统朝向所述控制量的最优值的位移。因此，如果所述不可控量(例如所述太阳辐射) 突然变化，所述系统将立即反应，从所述控制算法的第一个步骤强加使所述控制量朝向新的最优值的变化。以下将特别对使用光伏面板的系统使用所述新方法进行参考，但是必须理解，这种方法也能够优选地应用于需要从限功率电源提取功率的其他情形，所述电源呈现出可随某不可控参数或量而变化的特征曲线并且其中所述特征曲线(或至少它们中某些)具有对于所述控制量的最优值能够提供的功率的至少最大值。在某些实施例中，所述电源可以是燃料电池或燃料电池组，其中所述不可控量可以例如由氢气或其他燃料气体的流速表示， 或者由所述电池的老化表示。一般来说，不可控量可以意指由更多因素或参数的总和构成的一般量。典型情况下，例如在光伏面板的情况下，能够影响所述特征机能曲线的因素不仅包括所述辐射，也包括所述面板的工作温度、随着时间流逝所述面板经历的更换等等。在某些实施例中，所述方法提供的是在所述控制量的实际值小于所述最优值时对所述控制量的值强加正的变化，而在所述控制量的实际值大于所述最优值时强加具有负号的变化。为了验证所述控制量的实际值是大于还是小于所述最优值，根据本发明的某些实施例，提供了调节信号以包含具有至少一个周期分量的扰动。优选情况下，利用所述扰动在所述控制量中引起周期变化，从而引起由所述电源提供的功率周期变化。对所述功率和所述控制量的变化进行相关，以便判断所述控制量的值是大于还是小于所述最优值。在原理上，所述控制量的扰动可以是逆变器输入电压的起伏，所述逆变器的输入连接到所述电源而其输出连接到配电网。不过，优选情况下所述控制回路包括一个模块，它向所述控制量的调节信号添加由正弦或非正弦周期信号构成或者包括正弦或非正弦周期信号的扰动。根据本发明的方法的进一步优选实施例和特征在附带的从属权利要求中指明，并且在后文中参考实施例更详细地介绍。根据另一方面，本发明涉及一种产生电功率的系统，包括>DC电压电源，其运行状态随至少一个不可控量而变化，对于所述不可控量的每个值，所述电源都具有所提供的功率随某控制量而变化的特征曲线，每条特征曲线对于所述控制量的最优值都呈现出最大值；>功率调节电路，从所述电源提取DC电压功率并在输出处提供功率；>在所述不可控量变化时调节所述控制量使所述电源提供的功率最大化的调节回路；其中，所述调节回路被设计为判断对于所述不可控量的实际值，所述控制量的实际值是大于还是小于所述最优值，以及产生调节信号以朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。所述功率调节电路能够包括DC/AC逆变器，连接到例如电功率配电网和/或一个或多个局部负载。在其他实施例中，所述功率调节电路能够由DC/DC转换器组成或者能够包括DC/DC转换器。后文参考本发明的实用实施例介绍根据本发明的电厂的进一步优选实施例和特征。
跟随以下说明和附图将更好地理解本发明，它显示了本发明的非限制实用实施例，更确切地说，在附图中
图1显示了对于不同的辐射状态，可再生能源——典型情况下光伏面板——的特征曲线族；图2显示了所述电源的单一特征曲线；图3显示了实施本发明的系统的框图；图4显示了修改的实施例中类似于图3的框图；图5A、5B和5C显示的曲线图表示图3中或图4中示意地显示的系统的控制回路上不同点的信号波形。
具体实施例方式以下将特别参考本发明对光伏面板的应用进行介绍，但是必须理解，在电源表现出类似性能时，即在电源具有功率随某控制量而变化的特征曲线并且当某不可控量变化时这条特征曲线变化时，根据本发明的方法和系统也能够使用其他可再生能源实现。为了更好地理解本发明的机能原理以及它从而关于传统方法能够实现的优点，必须首先回顾与可再生能源尤其是光伏面板依赖于其机能状态的性能有关的某些要素。如上所述，光伏面板提供的功率随面板的输出连接器端子处的电压而变。随输出电压而变的功率特征曲线并非不变，而是在辐射变化时，即到达面板的每表面单位的功率变化时改变。图1显示了以C1、C2... Cn指明的一系列特征曲线，每一条都对应于光伏面板的不同辐射状态。每条特征曲线Cl-Cn都表示能够由面板提取的随面板输出处(横坐标上指明的)电压V而变的(纵坐标上指明的)功率P的变化。每条特征曲线Cl-Cn都具有最大值，对应于电压的某值。以从光伏面板可提取的功率最大值对应的Vl、V2和V3指明的电压值在辐射状态变化时变化。更确切地说，辐射越强，面板供应最大功率的电压越高。在图 1中辐射按照箭头顶增强，所以曲线Cl是辐射的最大值对应的曲线，而Cn是辐射的最小值对应的曲线。电压Vl高于电压Vn。为了表达更清晰起见，图2显示了以C标注的单一特征曲线。Va和Vb指明对于该给定太阳辐射值，光伏面板输出电压的与提供的功率小于最大可提取功率Pmax对应的两个值。Vmpp指明使可提取功率最大化的电压(mpp=最大功率点)。所以，如果在光伏面板的末端维持了电压Vmpp，其中插入了光伏面板的本系统将能够供应在这种辐射状态下最大值的功率。反之亦然，如果电压等于Va，为了使提取的功率最大化，将必须降低光伏面板输出处的电压，从曲线C右侧上的1 点移到Pmpp点。相反，在1 点光伏面板的输出电压为 Vb时，为了使在这种辐射状态下功率最大化，将必须逐渐提高面板输出处的电压，直到再次至丨J达值Vmpp0只要辐射维持不变，与光伏面板的输出相连的逆变器的控制就相对简单。反之亦然，辐射也可能以突然方式和时间上重复地变化，如上所述。这带来了特定困难。再次参考图1，可以假设例如本系统在曲线C2上，并且由于传统类型的“扰动并观察”算法强加的调节，已经实现了最高效率的状态，即在光伏面板的端子处已经达到了输出电压V2，对应于提供的功率P2。如果在这点上辐射状态突然改变，例如假若由于浮云的掠过而发生辐射下降，本系统从曲线C2转变为曲线Cn，提供的功率将突然下降到值，小于特征曲线Cn的最大值对应的值Pn。为了把本系统再次置于最优运行状态，控制算法必须引起从值V2到值Vn的电压逐渐下降。反之亦然，如果太阳辐射从曲线C2对应的辐射状态突然增强，使本系统运行在曲线Cl上，提供的功率将从值P2转变到Py，它小于在这些辐射状态下能够从光伏面板提取的最大功率值Pl。所以，控制算法必须使本系统从电压V2逐渐转变到电压VI，即提高输出电压，变化与关于在辐射减弱情况下会对本系统强加的变化方向相反，转变是从对曲线C2的状态到曲线Cl的状态。光伏系统的正常控制系统无法以足够快的方式跟随辐射的这些突然改变，因为它们无法判断辐射状态的给定变化导致该系统运行的电压关于在先前辐射状态下使能够提取的功率最大化的电压是更高还是更低。换言之，传统的系统无法检测辐射状态变化时是否需要提高或降低电压以使系统再次处于可提取功率最大化的状态。传统的系统需要相当长的时间以适应新的太阳辐射状态。通过以下介绍的尤其是图3、图4和图5展示的控制方法解决了这个问题。简要地说，根据本发明的方法提供的控制回路能够检测关于从光伏面板输出电压的最优值，系统正在运行的位置，所以它适于“决定”从光伏面板输出的电压是否必须提高或降低以实现提取功率最大化的状态。因此，当辐射状态变化时，本系统能够立即起动以移动与光伏面板相连的逆变器的变化运行状态，利用调节信号引起逆变器处输入的电压的正确变化(按可能的情况提高或降低)，所以光伏面板处输出的电压，使本系统朝向可提取功率最大化的新状态。为了更好地理解根据本发明的方法和系统的机能，应当首先参考图3的框图。在这幅框图中，本系统总体上以号码1指明。它包括可再生能源例如光伏面板或光伏面板场， 总体上以号码3指明。电源3以DC电压供应电功率，并且其输出被连接到总体上以数字5 指明的双级逆变器。号码5A指明第一 DC/DC级(前端)，而号码5B指明第二 DC/AC级。逆变器5的输出被连接到一个或多个局部负载以及/或者电网。在图3中，逆变器5的输出被连接到一般负载A和以号码7示意地指明的电网。这种类型的连接允许将未被局部负载 Z吸收的功率输入到电网7中，以可再生能源3产生的能量向局部负载Z供电，或者(在电源3无法供应足够的功率时)从电网7吸收电能向负载Z供电。由电源3和逆变器5组成的系统利用以号码9示意地指明的调节或控制回路控制。这个调节回路9的功能和控制方式将在后文介绍，通过软件或通过硬件或者通过混合的解决方案都能够实现它。本领域的技术人员根据以下的说明将能够设计多个可能的配置，实施的控制回路执行根据本发明的方法。控制回路被连接到电源3的输出以便检测与电源输出电压成正比的信号V. in，不仅如此，也检测与电源向逆变器5供应的电流成正比的值I. in。根据电流值I. in和电压值V. in，利用乘法器模块11中的简单乘法，获得与电源3 向逆变器5提供的功率(P. in = V. in * I. in)成正比的信号。根据功率信号和电压信号，通过适当的处理，在调节器13的输出处产生了以Vset 指明的电压设定点。这个调节信号用于控制逆变器5，更确切地说逆变器的第一级5A，以便使本系统朝向最优机能点移动，即以使电源3的输出电压到达在特定辐射状态下最大化从电源可提取功率的值的方式。 为了判断从电源3输出的电压V. in是高于还是低于最优电压值，即在给定辐射状态下使能够提供的功率最大化的值，以适当的频率例如在0. 1与IOOHz之间可变的必须被视为非限制实例的值，对表示由调节器13固定的电压设定点的值Vset增加周期扰动。在理论上，这种扰动可以由逆变器的输出与其相连的网络电压的震荡在逆变器5的输入处强加的震荡构成。不过，在优选实施例中，这种扰动由模块15产生。在某些实施例中，扰动由正弦信号构成。不过，这并非严格必需。例如它能够具有三角形或矩形波形，也能够具有更复杂的形式。一般来说，扰动包含至少一个周期分量， 例如具有给定频率f = Fr的正弦分量，它可以是固定的也可以是可变的。同样，扰动的振幅可以是不变的也可以是可变的。由模块15产生的扰动在加法器17中增加到电压设定点 Vset,即调节器13产生的调节信号。这样，由电压设定点Vset的组合以及由包含周期分量的扰动信号产生电压基准即调节信号V. in-REF0重叠到调节器13产生的基准电压值的这个周期分量在逆变器5的前端5A引起输入电压必然的和对应的周期变化，与电源3的输出电压对应的电压。由于电源3的特征曲线，由与调节器13给出的电压设定点Vset结合的扰动引入的这个周期电压变化引起提供的功率中对应的变化，变化以与向信号Vset施加的扰动相同的频率循环。图4本质上与图3等效，相同的附图标记指明两幅图中相同或等效的部件。图4 与图3之间的差异本质上包括逆变器是一级逆变器而不是双级逆变器的事实。在两幅图中都已经省略了对于理解本发明不必要的和本领域的技术人员以任何方式公知的若干要素。参考图2，应当理解，如果瞬时输出电压等于Va，即高于最大化从电源可提取功率的电压Vmpp，电压震荡引起输出功率中相反符号的对应震荡。当机能点对应于低于值Vmpp 的电压值Vb时，发生相反情形。在这种情况下，从电源输出电压的周期变化引起相位相同的功率类似变化。所以应当理解，通过计算表示功率的曲线与表示从电源输出电压的曲线之间的相关性，有可能判断从电源输出的平均电压是低于还是高于对于给定辐射状态使可提取功率最大化的电压Vmpp。为了计算由为了获得信号V. in-REF而向电压设定点增加的包含周期分量的扰动引起的电压变化与功率变化之间的相关性，控制回路9包括对乘法器11获得的功率信号进行滤波的模块21以及对电压信号V. in进行滤波的模块23。模块21和23能够例如通过对应的带通滤波器或者通过另一种适当类型的滤波器实现。一般来说，在模块21和23中实现的滤波器将以模块15产生的扰动的可变周期分量的频率Fr为中心，所以在模块21和 23的输出处将有两个信号dP和dV，仅仅包含信号的频率Fr的可变分量，因为固定分量和与扰动信号的基频Fr不同频率的任何分量都已经被去除。在乘法器模块25中，信号dP和dV彼此相乘，以便获得功率变化与电压变化之间的相关性dPdV。相关信号dPdV通过模块沈进行滤波，例如低通滤波器，它切断了模块15 产生的扰动的周期分量的频率和/或基频以及非正弦信号时其谐波。以这种方式，在滤波器模块26的输出处获得接近连续的信号Ctrl，其数值和符号由相关dPdV的平均值确定。 这个本质上连续的信号施加到调节器13。这后者优选情况下是PI (比例并积分)调节器或仅仅是积分调节器，并且从以上介绍的所获得的信号Ctrl开始产生电压设定点Vset。在其他实施例中，可以省略滤波器模块沈，其功能可以由调节器直接执行。不过，在这种情况下本系统的动态范围会减小。在调节器的上游使用带通滤波器允许调节器系统的速度与滤波器功能无关，因此避免了调节器系统的动态响应恶化。
在图5A、5B和5C中表示的波形更好地讲解了上述系统的运行。在这些图中表明开环波形，以便更简单地说明调节系统的机能原理。例如参考图5A，应当注意，电源3的输出电压V. in具有平均值Va并以频率Fr围绕这个值震荡，震荡由模块15产生的扰动强加并增加到调节器13产生的电压设定点Vset0 围绕数值Va的这种电压变化引起功率P. in以相等频率Fr的对应周期震荡。可以观察到， 正如图5A的顶部第一幅图所示，已经假设电源3的输出电压值Va高于最大化从电源可提取功率的值。因为在这种假设中电压Va高于能够供应的最大功率对应的电压，由电源提供的输出功率震荡P. in以与输出电压V. in相同的频率震荡，但是相位相反当电压V. in到达其最大值时，输出功率P. in到达其最小值，反之亦然。从电源3输出的电流I. in具有的模式对应于功率的模式。在图5A的第四和第五幅图中表示了数值dV和dP，通过对信号V. in和信号P. in 滤波而获得，第一个通过从电源输出电压的直接测量而获得，而第二个通过输出电压乘以输出电流而获得。因为在图5A中可以观察到，信号dV和dP以与电压V. in相同的频率震荡，所以以与模块15产生的扰动相同的频率Fr震荡，接近于零。通过信号dV与dP相乘而获得了所述信号之间的相关性，它表示在图5A从顶部的第六幅图中，以dPdV指明。这个相关性具有负的平均值，频率为施加到电压设定点Vset的扰动的周期分量的频率Fr的加倍。通过在模块沈中对相关性信号dVdP进行滤波，获得了本质上连续的信号Ctrl，表示在图5A的第七幅图中。这个信号是负的，因为通过对如上所述具有负值的相关性信号滤波而获得它。通过向调节器积分器13施加信号Ctrl，获得了电压设定点Vset，具有逐渐线性下降的趋势。这对应于以下事实为了在这些状态下获得从电源可提取功率的最大化，电压Va必须关于实际值有效地降低。正如一开始所指明，向调节信号Vset增加具有周期分量的扰动信号，以获得信号 V. in-REF，正如图5A的最后一幅图所示。重叠在电压设定点Vset的这个周期震荡又引起从电源输出电压V. in的周期震荡。在图5B显示的情形中，本系统工作在从电源3输出的电压Vb低于使可提取功率最大化的电压。特征曲线以下的图中的波形表示的信号与以上的介绍相同，即以从上到下的次序为重叠了由电压设定点Vset的信号上注入的扰动引入的周期震荡的从电源输出的电压、从电源输出的电流、从电源输出的功率、电压随时间的变化、功率随时间的变化、功率时间变化与电压时间变化之间的相关性、从滤波器26输出的控制信号、从调节器13输出的电压设定点Vset以及通过电压设定点Vset与包含周期分量的扰动结合而获得的调节信号 V. in-REF。因为在这种情况下电源的平均输出电压Vb低于使功率最大化的数值，所以输出电压中的周期变化引起功率中的对应周期变化，与电压变化同相。因此，电压变化与功率变化之间的相关性dPdV具有周期波形，再次具有关于调节信号上注入的扰动频率的加倍频率，不过这个相关性具有正的平均值。通过对相关性信号滤波获得的信号Ctrl因而本质上连续，但是具有正号，因此从调节器13输出的电压设定点具有线性上升趋势。这对应于以下事实为了使本系统处于使提取功率最大的最优状态，从电源输出的电压——由本系统控制的参数——必须从数值Vb逐渐提高到最大功率数值(Vmpp)。应当理解，以这种方式能够使本系统以极快的方式朝向最优机能点，即最大化提取的功率的电压，因为即使由于辐射的突然变化本系统已经处于不同的特征曲线上，电压设定点Vset也具有以功率最大化必需方向修改电压的正确值。一旦已经到达最大可提取功率点，本系统将具有图5C所展示的性能，其中从电源 3输出的电压等于数值Vmpp，所以提取的功率为最大值。在特征曲线下显示了若干波形，表示以上参考图5A和图5B，尤其是在最优值对应的电压的情况下，所介绍的信号。在这种情况下能够观察到，由扰动信号对从电源输出的电压强加的震荡引起围绕最大值点的震荡， 因此提取的功率将经历关于扰动频率加倍的频率的震荡。以对应的方式，相关dPdV将具有等于零的平均值。对相关dPdV进行滤波而获得的信号Ctrl具有本质上连续且等于零的值， 因此电压设定点Vset将保持不变并固定在数值Vmpp。应当理解，附图仅仅显示了作为本发明的实用布局提供的实例，它能够在形式和布局上变化不过却不脱离本发明基础概念的范围。附带的权利要求书中任何附图标记都仅仅为了按照说明书和附图便利阅读权利要求书的目的而提供，并不以任何方式限制权利要求书表示的保护范围。
权利要求
1.一种利用功率调节系统从电源提取功率的方法，其中所述电源的运行状态随至少一个不可控量而变化；对于所述不可控量的每个值所述电源都呈现出所提供功率随某控制量而变化的特征曲线；每条特征曲线都具有所述控制量最优值的最大值；所述方法包括以下步骤>对于所述不可控量的实际值，判断所述控制量的实际值是大于还是小于所述最优值；>产生调节信号以便朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。
2.根据权利要求1的方法，其中，如果所述控制量的实际值低于所述最优值，则对所述控制量的值强加具有正号的变化，而如果所述控制量的实际值高于所述最优值，则强加具有负号的变化。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，所述调节信号包含具有至少一个周期分量的扰动。
4.根据权利要求3的方法，其中，利用所述扰动在所述控制量中以及因而在由所述电源提供的功率中引起周期变化，以及计算所述功率中与所述控制量中的变化之间的相关性，以便判断所述控制量的值是高于还是低于所述最优值。
5.根据权利要求1的方法，包括以下阶段>引起围绕所述控制量实际值的周期变化，以及对应地引起由所述电源提供的功率中的周期变化；>对所述功率变化和所述控制量的变化进行相关，以便判断所述控制量的实际值是低于还是高于所述最优值。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述周期变化通过在所述调节信号中引入周期扰动而获得。
7.根据先前权利要求中一项或多项的方法，其中在调节回路中计算所述电源提供的功率的时间变化与所述控制量的时间变化之间的相关性，所述相关性表明所述控制量的实际值是高于还是低于所述最优值；以及所述相关性被调节器用于产生调节信号。
8.根据先前权利要求中一项或多项的方法，其中，所述控制量是所述电源的输出电压。
9.根据权利要求1至7中一项或多项的方法，其中，所述控制量是所述电源提供的电流。
10.根据先前权利要求中一项或多项的方法，其中，所述电源是可再生能源。
11.根据先前权利要求中一项或多项的方法，其中，所述电源包括至少一片光伏面板以及所述至少一个不可控量是太阳辐射。
12.根据权利要求1至9中一项或多项的方法，其中，所述电源包括一个或多个燃料电池。
13.根据先前权利要求中一项或多项的方法，包括以下步骤 >产生所述控制量的调节信号；>在所述调节信号中引入包含至少一个周期分量的扰动；>由于所述周期分量的影响，引起所述控制量的周期变化，从而引起从所述电源提取的功率的变化；>确定从所述电源提取的功率的变化与所述控制量的变化之间的相关性，所述相关性表明所述控制量的实际值是高于还是低于所述最优值。
14.根据先前权利要求中一项或多项的方法，包括以下步骤 >检测所述电源提供的功率随时间的变化；>检测所述控制量随时间的变化； >计算所述功率变化与所述控制量的变化之间的相关性； >根据所述相关性产生所述调节电路的调节信号； >在所述调节信号中引入具有至少一个周期分量的扰动；>以包含所述扰动的所述调节信号控制所述功率调节电路，所述扰动引起所述控制量的周期变化，它又引起由所述电源提供的功率的周期变化。
15.根据先前权利要求中一项或多项的方法，包括以下步骤 >检测所述电源提供的功率随时间的变化；>检测所述电源的输出电压随时间的变化； >计算所述功率变化与所述电压变化之间的相关性； >根据所述相关性产生所述调节电路的调节信号； >在所述调节信号中引入具有至少一个周期分量的扰动；>以包含所述扰动的所述调节信号控制所述功率调节电路，所述扰动引起所述调节电路的输入电压的以及因此从所述电源输出的电压的周期变化，它又引起由所述电源提供的功率的周期变化。
16.根据权利要求13、14或15的方法，其中，所述电源提供的功率的所述时间变化用以所述扰动的频率为中心的带通滤波器进行滤波，以及所述控制量的时间变化用以所述扰动的频率为中心的带通滤波器进行滤波。
17.根据权利要求13至16中一项或多项的方法，其中，所述相关性用带通滤波器进行滤波并且被施加到积分调节器或比例-积分调节器的输入处，以便获得所述调节信号。
18.根据权利要求3至17中一项或多项的方法，其中，所述扰动的所述周期分量具有固定的频率。
19.根据权利要求3至17中一项或多项的方法，其中，所述扰动的所述周期分量具有可变的频率。
20.根据权利要求19的方法，其中，所述周期分量具有随所述电源提供的功率而变的频率。
21.一种发电系统，包括> DC电压电源，其运行状态随至少一个不可控量而变化，对于所述不可控量的每个值， 所述电源都具有所提供的功率随某控制量而变化的特征曲线，每条特征曲线对于所述控制量的最优值都呈现出最大值；>功率调节电路，用于从所述DC电压源提取功率并在输出处提供的功率； >在所述不可控量变化时调节所述控制量使所述电源提供的功率最大化的调节回路； 其特征在于，所述调节回路被设计为判断对于所述不可控量的实际值，所述控制量的实际值是大于还是小于所述最优值，以及产生调节信号以便朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。
22.根据权利要求21的系统，其中，所述控制回路被设计为如果所述控制量的实际值低于所述最优值，则对所述控制量的值强加具有正号的变化，而如果所述控制量的实际值高于所述最优值，则强加具有负号的变化。
23.根据权利要求21或22的系统，其中，所述调节回路被设计为在所述电源的输出处引起所述控制量的周期变化以及因而由所述电源提供的功率的周期变化。
24.根据权利要求23的系统，其中，所述调节回路被设计为在所述电源的输出处获得所述周期功率变化与所述控制量的周期变化之间的相关性，所述相关性表明对于所述不可控量的实际值，所述控制量的实际值是高于还是低于所述最优值；以及所述调节回路根据所述相关性产生调节信号，以便朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。
25.根据权利要求M的系统，其中，所述调节回路包括根据所述相关性产生调节信号的调节器，以及具有至少一个周期分量的扰动的发生器，所述扰动被引入所述调节信号中以便引起所述控制量的周期变化。
26.根据权利要求25的系统，其中，所述周期分量具有固定的频率。
27.根据权利要求25的系统，其中，所述周期分量具有根据所述电源提供的功率可变的频率。
28.根据权利要求21至27中一项或多项的系统，其中，所述调节回路包括所述电源的输出处的电压输入；所述电源提供的电流输入；计算所述电源提供的功率的模块；相关性模块，用于确定所述输出电压变化与所述电源提供的功率的变化之间的相关性；根据所述相关性产生调节信号的调节器；产生包含至少一个周期分量的扰动的模块，所述扰动被引入所述调节信号中。
29.根据权利要求观的系统，其中，所述调节器是积分调节器或比例-积分调节器。
30.根据权利要求21至四中一项或多项的系统，其中，所述电源是可再生能源。
31.根据权利要求30的系统，其中，所述电源包括至少一片光伏面板，所述至少一个不可控量是太阳辐射。
32.根据权利要求21至四中一项或多项的系统，其中，所述电源包括至少一个燃料电池。
33.根据权利要求21至23中一项或多项的系统，其中，所述控制量是所述电源的输出电压。
34.根据权利要求21至32中一项或多项的系统，其中，所述控制量是所述电源提供的电流。
全文摘要
电厂包括DC电压电源(3)，其运行状态随至少一个不可控量而变化，对于所述不可控量的每个值，所述电源都呈现出所提供的功率随某控制量而变化的特征曲线，其中每条特征曲线对于所述控制量的最优值都呈现出最大值；功率调节电路(5)；在所述不可控量变化时调节所述控制量使所述电源提供的功率最大化的调节回路(9)。所述调节回路被设计为判断对于所述不可控量的实际值，所述控制量(V.in)的实际值是大于还是小于所述最优值，以及产生调节信号(V.in-REF)以朝向所述最优值修改所述控制量的实际值。
文档编号G05F1/67GK102272686SQ200980153987
公开日2011年12月7日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者D·玛蒂尼, S·斯卡勒蒂, S·玛瑟里尼 申请人:宝威电源意大利股份公司