一种光伏逆变器及其最大功率点跟踪方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏逆变器及其最大功率点跟踪方法和装置。
【背景技术】
[0002]光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到光伏逆变器输出控制所需的直流电压。逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。
[0003]光伏电池的输出功率特性具有很强的非线性，其最大输出功率及最大输出功率点电压与电流随着温度、光照强度、光照的不均衡度等因素变化。只有采用有效的最大功率点跟踪(MPPT，Maximum Power Point Tracking)算法，才能提高光伏发电系统对光伏电池组件电能的利用率。
[0004]当温度增加时，太阳能光伏电池的开路电压下降，短路电流稍有增加，最大输出功率减小；当日照强度增加时，太阳能光伏电池的开路电压变化不大，短路电流增加，最大输出功率增加。在一定的温度和日照强度下，太阳能光伏电池具有唯一的最大功率点，当太阳能电池工作在该点时，能输出当前温度和日照条件下的最大功率。
[0005]在太阳能光伏系统中，通常要求太阳能光伏电池的输出功率始终最大，即系统要能跟踪太阳光伏电池输出的最大功率，必须在太阳光伏电池和负载之间加入阻抗变换器，调节太阳能光伏电池的负载阻抗，进而改变工作电压，使改变后的等效输入阻抗与太阳能光伏电池输出阻抗相匹配，从而使太阳能光伏电池以最大功率输出，这就是所谓的太阳能光伏电池的最大功率点跟踪。
[0006]目前，光伏发电系统实现最大功率点跟踪的方法有很多，例如定电压法、扰动观察法、增量电导法、短路电流法等等，但是这些方法各有其优缺点及适用范围。
[0007]然而，当光伏逆变器在多云天气等光照变化大的环境下，采用上述方法进行MPPT时，现有的MPPT算法容易产生错误的判断，从而使光伏逆变器无法工作在最大功率点处。
【发明内容】
[0008]本申请提供一种光伏逆变器及其最大功率点跟踪方法和装置，解决了光伏逆变器工作在光照变化大等环境下，最大功率点跟踪产生错误，使得光伏逆变器无法工作在最大功率点处的问题。
[0009]根据本申请的第一方面，本申请提供了一种光伏逆变器最大功率点跟踪方法，包括:
[0010]检测当前的直流电压和直流电流；
[0011]根据所述直流电压和直流电流计算当前直流电压U(K)与上一次直流电压U(K-1)的差值，得到当前直流电压的变化du(K);以及计算当前直流电流I (K)与上一次直流电流I(K-1)的差值，得到当前直流电流的变化dl (K);
[0012]判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同，如果是，则将当前的扰动步长设为0，以保持给定电压不变;如果否，则按预设规则计算得到新的扰动步长，将下一次给定电压设置为当前给定电压与计算得到的新的扰动步长的和。
[0013]在一实施例中，所述方法还包括根据所述直流电压和直流电流计算当前工作功率dP(K)与前一次工作功率dP(K-l)之差，得到当前工作功率的变化dP(K);
[0014]在判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同之前，还包括:判断是否dU(K)小于第一预设值，并且dP(K)小于第二预设值，如果是，则将当前的扰动步长设为0，以保持给定电压不变;如果否，则进一步判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同。
[0015]优选的，在判断到dU(K)与dl(K)的正负符号不相同后，还包括:判断当前直流电流的变化dl (K)与上一次直流电流的变化dl (K-1)的正负符号是否相同，如果是，则将当前的扰动步长设为0，以保持给定电压不变;如果否，则按预设规则计算得到新的扰动步长，将下一次给定电压设置为当前给定电压与计算得到的新的扰动步长的和。
[0016]具体的，按预设规则计算得到新的扰动步长时，采用下面公式:
[0017]AU = k*dP/dU
[0018]其中，AU为扰动步长，k为预设的比例参数。
[0019]具体的，在判断到dI(K)/dU(K)的值大于O时，判断dU(K)与dl(K)的正负符号相同；在判断到dl (K)/dI (K-1)的值大于O时，判断dl (K)与dl (K-1))的正负符号相同。
[0020]根据本申请的第二方面，本申请提供了一种光伏逆变器最大功率点跟踪装置，包括:
[0021]检测模块，用于检测当前的直流电压和直流电流；
[0022]计算模块，用于根据所述直流电压和直流电流计算当前直流电压U(K)与上一次直流电压U(K-1)的差值，得到当前直流电压的变化dU(K);以及计算当前直流电流I(K)与上一次直流电流I (K-1)的差值，得到当前直流电流的变化dl (K);
[0023]处理模块，用于判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同，如果是，则将当前的扰动步长设为O，以保持给定电压不变;如果否，则按预设规则计算得到新的扰动步长，将下一次给定电压设置为当前给定电压与计算得到的新的扰动步长的和。
[0024]在一实施例中，计算模块还用于根据所述直流电压和直流电流计算当前工作功率dP(K)与前一次工作功率dP(K-l)之差，得到当前工作功率的变化dP(K);
[0025]处理模块还用于在判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同之前，判断是否dU(K)小于第一预设值，并且dP(K)小于第二预设值，如果是，则将当前的扰动步长设为0，以保持给定电压不变;如果否，则进一步判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同。
[0026]优选的，处理模块还用于在判断到dU(K)与dl(K)的正负符号不相同后，进一步判断当前直流电流的变化dl (K)与上一次直流电流的变化dl (K-1)的正负符号是否相同，如果是，则将当前的扰动步长设为0，以保持给定电压不变;如果否，则按预设规则计算得到新的扰动步长，将下一次给定电压设置为当前给定电压与计算得到的新的扰动步长的和。
[0027]具体的，处理模块用于按预设规则计算得到新的扰动步长时，采用下面公式:
[0028]AU = k*dP/dU
[0029]其中，AU为扰动步长，k为预设的比例参数。
[0030]根据本申请的第三方面，本申请还提供了一种光伏逆变器，该光伏逆变器包括上述任意一种最大功率点跟踪装置。
[0031]本申请提供的光伏逆变器及其最大功率点跟踪方法和装置，通过判断dU(K)与dl(K)的正负符号是否相同，来判断功率变化是否为光照变化引起的。当判断到dU(K)与dl(K)的正负符号相同时，即电流变化方向与电压变化方向相同时，为光照变化引起的功率变化，此时设置扰动步长为0，给定电压保持不变，等待下次光照稳定后再进行搜寻。本申请提供的光伏逆变器及其最大功率点跟踪方法和装置中，不论是光照迅速持续变强，还是缓慢持续变强，都可以使给定电压保持不变，不会使给定电压偏离最大功率点。光照持续变弱时，给定电压也会保持不变，不会出现在最大功率点两边来回晃动的情况。等待光照稳定后，继续进行最大功率点搜寻跟踪。
【附图说明】
[0032]图1为以可调步长的振动观察法MPPT算法的流程示意图；
[0033]图2为光照迅速持续变强时，光伏逆变器MPPT算法搜寻点的变化示意图；
[0034]图3为光照缓慢持续变强时，光伏逆变器MPPT算法搜寻点的变化示意图；
[0035]图4为光照持续变弱时，光伏逆变器MPPT算法搜寻点的变化示意图；
[0036]图5为光伏逆变器电力系统的连接示意图；
[0037]图6为本申请一种实施例中光伏逆变器的MPPT方法的流程示意图；
[0038]图7为光伏电池板的P/V特性曲线和I/V特性曲线；
[0039]图8为本申请另一种实施例中光伏逆变器的MPPT方法的流程示意图；
[0040]图9为本申请一种实施例中光伏逆变器最大功率点跟踪装置的模块示意图。
【具体实施方式】
[0041 ]首先，下面以可调步长的振动观察法MPPT算法为例，来说明在光照变化大的环境下，光伏逆变器进行MPPT时所存在的问题。
[0042]请参考图1，为以可调步长的振动观察法MPPT算法的流程示意图，其包括下面步骤:
[0043]步骤1.1:检测直流电压U(K)和直流电流I (K)，K表示第K次检测。
[0044]步骤1.2:计算功率？(10、直流电压变化(11]和功率变化(^。其中，？(10=