一种实现新型最大功率跟踪算法的光伏控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于新能源发电技术，光伏发电中光伏并网发电技术领域，尤其是一 种实现新型最大功率跟踪算法的光伏控制装置。
【背景技术】
[0002] 在光伏发电系统中，光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性有关外，还受 使用环境如辐照度、负载和温度等因素的影响。在不同的外界条件下，光伏电池可运行在不 同且唯一的最大功率点（Maximum Power Point，MPP)上。对于光伏发电系统来说，应当寻 求光伏电池的最优工作状态，以最大限度地将光能转化为电能。利用控制方法实现光伏电 池的最大功率输出运行的技术就是最大功率跟踪技术。
[0003] 理论上，根据电路原理；当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时，光伏电池的输 出功率最大，光伏电池的MPPT过程实际上就是使光伏电池输出阻抗和负载阻抗等值相匹 配的过程。由于光伏电池的输出阻抗受环境因素的影响，如果能通过控制方法实现对负载 阻抗的实时调节，并使其跟踪光伏电池的输出阻抗，就可以实现光伏电池的最大功率跟踪 控制。
[0004] 目前最常用的最大功率跟踪方法包括恒定电压法、扰动观察法以及电导增量法。 恒定电压法将光伏电池输出电压控制在其最大功率点附近的某一定电压处以使光伏电池 获得近似的最大功率输出，这种方法简单快速，但由于其忽略了温度和光照强度变化的影 响，恒定电压法追踪最大功率点的误差很大，环境因素变化时将造成很大的功率损失。
[0005] 扰动观察法通过扰动光伏电池的输出电压，然后观测光伏电池输出功率的变化， 根据功率变化的趋势连续改变扰动电压方向，使光伏电池最终工作于最大功率点。当参考 电压增加时，若光伏阵列输出功率增加，则继续增加参考电压，反之则改变扰动方向；当减 少参考电压时，光伏阵列输出功率增加，则继续减少参考电压，反之则改变扰动方向，其缺 点是扰动方向总是在不断改变，从而造成一些功率损失。
[0006] 电导增量法从光伏电池输出功率随输出电压变化率而变化的规律出发，推导出系 统工作点位于最大功率点时的电导和电导变化率之间关系，进而提出相应的MPPT算法。 电导增量法根据光伏电池dP/dU变化特征，在光强一定的情况下仅存在一个最大功率点， 且在最大功率点两边dP/dU符号相异，而在最大功率点处dP/dU = 0,通过对dP/dU的定量 分析，得到相应的最大功率点。该方法在光照强度快速变化的情况下具有很好的动态性能， 其缺点是需要传感器精度较高，并且需要较长的计算时间，从而也会造成功率损失。
[0007] 以上三种最大功率跟踪方法存在多种问题，且光伏并网系统对于系统的工作效率 有很高要求，为此，需要提出设计出新型的最大功率跟踪方法，以满足光伏并网系统对于最 大功率跟踪方法的精度和速度要求。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型旨在提供一种能够实现新型最大功率跟踪方案的光伏并网装置。可以 克服现有的最大功率跟踪方案精度与速度不足的缺陷，充分提高光伏并网系统的效率，减 小功率损失。通过光伏并网装置硬件的设计，为新型最大功率跟踪控制方案提供支持的实 现新型最大功率跟踪算法的光伏控制装置。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实现新型最大功率跟踪算 法的光伏控制装置，包括光伏阵列、直流模块、MPPT控制器、三相逆变模块、逆变器控制单元 和滤波模块，所述光伏阵列通过直流模块与三相逆变模块连接，三相逆变模块与逆变器控 制单元连接，直流模块通过MPPT控制器与逆变器控制单元连接；所述MPPT控制器包括直流 电压检测模块、直流电流检测模块、MPPT控制模块、直流电压信号输出模块和PI控制器模 块，所述直流电压检测模块和直流电流检测模块均通过直流模块与光伏阵列连接，MPPT控 制模块与直流电压检测模块和直流电流检测模块连接，该MPPT控制模块通过PI控制器模 块与逆变器模块连接，PI控制器模块与直流电压检测模块连接；所述逆变器控制单元包括 三相电流检测模块、三相电压检测模块、三相电压Clark变换模块、park变换模块、d轴电流 PI控制模块、q轴电流PI控制模块和SVPWM控制模块，所述三相电流检测模块和三相电压 检测模块均通过滤波模块与三相逆变模块连接，其中三相电流检测模块与park变换模块 连接，该park变换模块包括两相静止电压park变化模块和电流park变化模块，电流park 变化模块与三相电流检测模块连接；所述三相电压检测模块通过Clark变换模块与两相静 止电压park变化模块连接；所述park变换模块分别通过d轴电流PI控制模块、q轴电流 PI控制模块与SVPWM控制模块连接，该SVPWM控制模块与三相逆变模块连接。
[0010] 作为本实用新型的进一步方案：所述三相逆变模块通过滤波模块与电网连接。
[0011] 作为本实用新型的进一步方案：所述直流模块中的直流母排串连二极管，直流母 排内设置电容。
[0012] 作为本实用新型的进一步方案：所述q轴电流PI控制模块与功率因数控制模块连 接。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该实现新型最大功率跟踪算法的光 伏控制装置，利用最大功率跟踪方法，优点是计算快捷，能够准确快速提供光伏阵列最大功 率点的参考电压，从而减小功率损失。提出的通过控制同步旋转坐标系下d-q轴实现光伏 并网系统有功和无功的解耦控制的方法，提高光伏并网系统的转换效率，间接提高了系统 的经济效益，同时可调节系统功率因数。本装置具有良好的动稳态性能，并网电流谐波及谐 波畸变率完全在IEEE 929-2000标准范围内，系统具有很强的稳定性。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的模块结构图；
[0015] 图2为本实用新型所采用的静止三相坐标系与同步旋转坐标系间的关系原理图；
[0016] 图3为本实用新型所采用改进最大功率跟踪算法流程图；
[0017] 图4为最大功率跟踪控制环与d轴电流控制环结构框图；
[0018] 图5功率因数为1的q轴电流控制环结构框图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020] 请参阅图1-5,本实用新型实施例中，一种实现新型最大功率跟踪算法的光伏控制 装置，包括光伏阵列、直流模块、MPPT控制器、三相逆变模块、逆变器控制单元和滤波模块， 所述光伏阵列通过直流模块与三相逆变模块连接，三相逆变模块通过滤波模块与电网连 接，所述三相逆变模块与逆变器控制单元连接，直流模块通过MPPT控制器与逆变器控制单 元连接；所述直流模块中的直流母排串连二极管，有效防止电