光伏电池的最大功率点跟踪装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种光伏电池的最大功率点跟踪 装置及方法。
【背景技术】
[0002] 自18世纪从西方欧洲国家开始的工业革命以来，人类活动对传统能源的大规模利 用已造成了严重的环境问题，在能源问题上必须寻找新的出路。太阳能由于具有储量大、重 复利用率高、使用方便且安全洁净等优点被广泛的提及和研发运用。于是，世界各国的科学 家逐渐开始研究太阳能光伏发电技术。
[0003] 由于光照强度时时刻刻都在变化，这样导致光伏电池的电压也会发生变化，光伏 电池的I-U特性曲线具是非线性的，将光伏电池 I一U特性曲线上每一点对应的纵横坐标相 乘，可以得到光伏电池功率(P)_电压(U)特性曲线，电压恒定为一固定值时，光伏电池能够 输出最大功率。若环境参数例如光照强度、环境温度等发生改变，光伏电池的I-U特性曲线 会发生变化，P-U特性也会发生改变，最大功率的输出值也会不同。我们通常将光伏电池的 最佳工作点，称为最大功率点，通过光照强度和温度的影响，其大小会有所变化。实际生产 应用中需要使光伏电池在最大功率点工作。如何使光伏电池在最大功率点工作，已经成为 当下光伏研究领域最热门的话题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种光伏电池的最大功率点跟踪装置及方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种光伏电池的最大功率点跟踪装置，所述光伏 电池的最大功率点跟踪装置包括:采样模块，用于对光伏电池的输出电流和输出电压进行 采样，获取电流-电压采样集;第一分析模块，用于依据所述电流-电压采样集，计算光伏电 池输出的功率集，并确定所述功率集中的第一最大功率;第二分析模块，用于求取所述第一 最大功率附近的多个功率的平均值，其中，第一最大功率附近的多个功率不包括第一最大 功率;第三分析模块，用于依据所述电流-电压采样集，计算光伏电池的电导增量和瞬间电 导，并依据所述电导增量和所述瞬间电导的关系，调整光伏电池的负载阻抗以使光伏电池 达到第二最大功率;最大功率点确认模块，用于求取所述平均值与所述第二最大功率二者 的平均值，以获得最大功率点。
[0007] 第二方面，本发明实施例还提供了一种光伏电池的最大功率点跟踪方法，所述光 伏电池的最大功率点跟踪方法包括:对光伏电池的输出电流和输出电压进行采样，获取电 流-电压采样集;依据所述电流_电压采样集，计算光伏电池输出的功率集，并确定所述功率 集中的第一最大功率;求取所述第一最大功率附近的多个功率的平均值，其中，第一最大功 率附近的多个功率不包括第一最大功率;依据所述电流_电压采样集，计算光伏电池的电导 增量和瞬间电导，并依据所述电导增量和所述瞬间电导的关系，调整光伏电池的负载阻抗 以使光伏电池达到第二最大功率;求取所述平均值与所述第二最大功率二者的平均值，以 获得最大功率点。
[0008] 本发明实施例提供的一种光伏电池的最大功率点跟踪装置及方法，通过对光伏电 池的输出电流和输出电压进行采样，并利用多种方法分析，然后将多种分析方法整合在一 起，最终确定光伏电池的最大功率点。利用本发明的装置及方法确定光伏电池的最大功率 点，提高了光伏电池的最大功率点的精确度，使得光伏电池稳定的工作在最大功率点，提高 了光伏电池的工作效率。
[0009] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0011] 图1示出了本发明实施例提供的光伏电池的最大功率点跟踪装置适用于服务端的 应用环境不意图；
[0012] 图2示出了本发明实施例提供的光伏电池的最大功率点跟踪装置的方框示意图；
[0013] 图3示出了本发明实施例提供的光伏电池的最大功率点跟踪方法的流程图；
[0014] 图4示出了光伏电池的功率-电压特性曲线；
[0015] 图5示出了光伏电池的电流-电压特性曲线；
[0016] 图6示出了光伏电池在不同光照强度下的功率-电压特性曲线。
【具体实施方式】
[0017] 请参阅图1，是本发明的最大功率点跟踪装置110适用于服务端100的应用环境示 意图。该服务端100可以是，但不限于，网络服务器、数据库服务器、云端服务器等等。所述服 务端100包括最大功率点跟踪装置110、存储器101、存储控制器102及处理器103。
[0018] 所述存储器101、存储控制器102及处理器103,各元件相互之间直接或间接地电性 连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信 号线实现电性连接。所述最大功率点跟踪装置110包括至少一个可以软件或固件 (firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述服务端100的操作系统 (operating system，0S)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的 可执行模块，例如，所述最大功率点跟踪装置110包括的软件功能模块或计算机程序。
[0019] 其中，存储器101可以是，但不限于，只读存储器Read Only Memory，R0M)，可编程 只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPR0M)，电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPR0M)，闪存（FLASH)等。其中，存储器 101 用于存储程 序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭 示的流过程定义的服务端100所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实 现。
[0020] 处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可 以是通用处理器103,包括中央处理器103(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理 器103(Network Processor，简称NP)等;还可以是数字信号处理器103(DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、 分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用 处理器103可以是微处理器103或者该处理器103也可以是任何常规的处理器103等。
[0021] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在 此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因 此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的 范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做 出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的 描述中，术语"第一"、"第二"等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023] 由于环境温度和光照强度等环境因素时时刻刻都在变化，这样导致光伏电池的电 压也会发生变化。光伏电池的I-U特性曲线是非线性的，将光伏电池 I-U特性曲线上每一点 对应的横纵坐标相乘，可以得到光伏电池功率(P)-电压(U)特性曲线，如图4所示。
[0024]从图4可以看出，电压恒定为一固定值Umaxl时，