太阳能光伏系统mppt控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，且特别涉及一种太阳能光伏系统MPPT控制方法。
【背景技术】
[0002]当前，基于太阳能利用的光伏发电技术得到广泛的应用，光伏系统大多通过太阳能电池板的串并联组成光伏阵列，然而当电池板处于遮蔽状态或各太阳能电池板不匹配等非理想情况出现时，光伏阵列的输出功率会有非常大的衰减。因此在光伏系统中添加最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制器，就可以实现光伏系统的最大功率输出。
[0003]现有的MPPT控制方法主要有三种，分别是恒压跟踪法、电导增量法以及扰动观察法。这些算法共同的特点就是需要现场实时计算，根据当前的电压电流状况，计算出当前的功率，并与之前的功率作比较，得到功率的变化趋势，通过改变太阳能电池的等效负载，实现太阳能电池的最大功率跟踪。然而由于需要实时计算且计算量大，不断搜寻最大功率点，并且很难一次就定位到最大功率点，甚至可能出现在最大功率点附近振荡的状况，不仅搜寻速度慢、效率低且搜寻的精度差。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服现有MPPT控制方法效率低且精度差的问题，提供一种可快速寻找到最大功率点所对应的输出电压的太阳能光伏系统MPPT控制方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能光伏系统MPPT控制方法，包括:
[0006]以具有纹波的太阳能光伏系统的输出电压作为追踪电压;获取在所述追踪电压下的太阳能光伏系统的输出功率曲线；
[0007]在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加，若是，则表征光伏系统的输出电压已位于光伏系统的最大功率点所对应的输出电压的附近;若否，则以一定的变化量改变光伏系统的输出电压来形成追踪电压，重新进行追踪。
[0008]于本发明一实施例中，在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加的方法为:通过计算一个周期内纹波电压曲线和输出功率曲线的相位差，当相位差发生变化时表征在相位差变化的区域内出现极值点增加。
[0009]于本发明一实施例中，在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加的方法为:在一个周期内对输出功率曲线上的点进行求导，当dP/dt=o时，表征该处存在极值点，P为功率曲线上的值，t为时间，计算极值点的个数并判断是否存在极值点增加。
[0010]于本发明一实施例中，在一个周期内判断输出功率曲线出现极值点增加后，减小纹波的幅值并与当前的追踪电压相叠加形成追踪电压，继续进行追踪。
[0011]于本发明一实施例中，当光伏系统的输出电压逐渐接近光伏系统的最大功率点所对应的输出电压时，减小光伏系统的输出电压的变化量。
[0012]于本发明一实施例中，光伏系统以最大输出电压进行输出形成追踪电压，之后以一定的变化量减小光伏系统的输出电压来追踪光伏系统的最大功率点所对应的输出电压。
[0013]于本发明一实施例中，在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加的方法为:通过相位判断追踪电压的峰值和谷值所对应的功率，当追踪电压的峰值所对应的功率大于或等于追踪电压的谷值所对应的功率时表征在该追踪电压范围内功率曲线存在极值点增加。
[0014]于本发明一实施例中，光伏系统以最小输出电压进行输出形成追踪电压，之后以一定的变化量增加光伏系统的输出电压来追踪光伏系统的最大功率点所对应的输出电压。
[0015]于本发明一实施例中，在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加的方法为:通过相位判断追踪电压的峰值和谷值所对应的功率，当追踪电压的峰值所对应的功率小于或等于追踪电压的谷值所对应的功率时表征在该追踪电压范围内功率曲线存在极值点增加。
[0016]于本发明一实施例中，纹波为正弦波。
[0017]综上所述，本发明提供的太阳能光伏系统MPPT控制方法与现有技术相比，具有以下优点:
[0018]通过以具有纹波的太阳能光伏系统的输出电压作为追踪电压，该纹波会使输出功率曲线呈交流状态。通过判断在该追踪电压所对应的输出功率曲线的一个周期内是否出现极值点增加，来追踪光伏系统的最大功率点所对应的输出电压。当输出功率曲线在一个周期内出现极值点增加时表明光伏系统的最大功率点所对应的输出电压在该追踪电压的幅值范围内。本发明提供的太阳能光伏系统MPPT控制方法仅仅需要判断输出功率曲线上在一个周期内的极值点变化个数即可追踪到光伏系统的最大功率点所对应的输出电压。相比传统的MPPT控制方法，计算简单，相应的追踪响应快，追踪效率高。
[0019]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0020]图1所示为本发明实施例一提供的太阳能光伏系统MPPT控制方法的流程图。
[0021]图2所述为本发明实施例一中当光伏系统的输出电压位于光伏系统的最大功率点所对应的输出电压的附近时的输出功率曲线图及纹波曲线图。
[0022]图3为太阳能光伏系统的输出特性曲线。
【具体实施方式】
[0023]实施例一
[0024]如图1所示，本发明提供的太阳能光伏系统MPPT控制方法包括:以具有纹波的太阳能光伏系统的输出电压作为追踪电压(步骤Si)。获取在所述追踪电压下的太阳能光伏系统的输出功率曲线(步骤S2)。在一个周期内判断输出功率曲线是否出现极值点增加(步骤S3)。若是，则表征光伏系统的输出电压已位于光伏系统的最大功率点所对应的输出电压的附近(步骤S4);若否，则以一定的变化量改变光伏系统的输出电压来形成追踪电压，重新进行追踪(步骤S5)。以下进一步结合图1，对本实施例提供的太阳能光伏系统MPPT控制方法进行详细说明。
[0025]该方法始于步骤SI，于本实施例中，该步骤SI是在太阳能光伏系统输出的直流电压的基础上增加一纹波，所述纹波为小幅值的交流分量，纹波的设置是为了使得太阳能光伏系统的输出功率具有一定的交流分量。具体而言，可通过信号合成器将两者进行合成。于本实施例中，纹波为正弦波，相对应的，太阳能光伏系统输出功率曲线也为正弦波。然而，本发明对纹波的具体类型不作任何限定。于其它实施例中，纹波可为其它交流信号。在该步骤中太阳能光伏系统的输出电压检测可通过电压采样电路来实现。
[0026]由于本实施例中，追踪电压是在太阳能光伏系统输出的直流电压的基础上增加一纹波。因此，以一定的变化量改变光伏系统的输出电压指的是改变该直流分量电压值。于其它实施例中，当太阳能光伏系统输出本身具有纹波时，以该具有纹波的太阳能光伏系统的输出电压作为追踪电压。此时，以一定的变化量改变光伏系统的输出电压指的是改变输出电压的平均值。
[0027]在形成追踪电压之后，在步骤S2中获取在该追踪电压下的太阳能光伏系统的输出功率曲线。具体的实现方式为，通过电流采样电路获取太阳能光伏系统在追踪电压下的输出电流，通过追踪电压和输出电流计算得到输出功率曲线。由于步骤SI中追踪电压上具有交流分量，相对应的形成的输出功率曲线上也具有交流分量。根据太阳能光伏系统的输出特性曲线，当追踪电压未位于太阳能光伏系统最大输出功率所对应的电压Upmax附近时，输出功率曲线与追踪电压(即纹波电压)具有相同的频率。
[0028]得到太阳能光伏系统的输出功率曲线之后，执行步骤S3，判断该功率曲线在一个周期内是否出现极值点增加。判断方法为通过计算一个周期内纹波电压曲线和输出功率曲线的相位差，当相位差发生变化时表征在相位差变化的区域内出现极值点增加。
[0029]于本实施例中，光伏系统以最大输出电压进行输出形成追踪电压，之后以一定的变化量减小光伏系统的输出电压来追踪光伏系统的最大功率点所对应的输出电压。图3所示为光伏系统的输出功率曲线，在功率曲线上从右往左采用爬坡的方式进行追踪。当输出电压位于光伏系统的最大输出电压UoutMAx和最大输出功率所对应的电压Upmax之间时，输出功率和输出电压呈反比。因此，在该阶段范围内纹波电压的曲线和输出功率曲线之间的相位差为180度。
[0030]而当Ucmt-AlKUpM/oKUcmt+AU时，如图2所示，在UpMAX〈Ucmt+AU这个范围内，输出功率曲线上to?tl阶段与纹波电压曲线的相位差为180度，而当Ucmt-AIKUPMM这个范围内，输出功率曲线上tl?t2阶段与纹波电压曲线的相位差为O度，即此时输出功率曲线和纹波电压曲线的相位差发生变化，即表征Umax位于Uciut-AU?Ucmt+AU这个电压范围内，Uciut为光伏系统的当前输出电压。
[0031]当判断输出功率曲线上出现极值点增加时，说明光伏系统的输出电压已位于光伏系统的最大功率点所对应的输出电压Upmax的附近，光伏系统在该输出电压下工作具有较大的输出功率。当输出功率曲线上未出现极值点增加时，说明UmcKUout-AU，此时可以以一定的变化量减小1^并重新执行步骤S3，实现υ_-Λυ〈υΡΜΑχ〈υ_+Λυ。
[0032]尽管本实施例提供的追踪方法是以最大输出电压进行输出形成追踪电压，之后以一定的变化量减小光伏系统的输出电压来追踪光伏系统的最大功率点所对应的输出电