一种光伏发电的mppt控制装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，装置包括：DC/DC斩波电路2、逆变器3、MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9；光伏电池板1、DC/DC斩波电路2、逆变器3和电网电压源5依次连接；光伏电池板1还通过依次连接的MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9连接DC/DC斩波电路2。本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，根据预设的电流扫描电流进行分析，可以只采集光伏电池板的电压，不用采集电流，也不用求解光伏电池板的输出功率，不仅装置结构简单，而且计算简单，极大的提高了最大功率跟踪的速度，可靠性高。
【专利说明】—种光伏发电的MPPT控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电【技术领域】，具体涉及一种光伏发电的MPPT控制装置及方法。【背景技术】
[0002]基于光伏发电技术得到了广泛的发展，但是光伏电池的输出功率受光伏电池温度以及太阳辐射强度的影响。在相同的辐射条件下，光伏电池的温度越高，则光伏电池的开路电压越低，输出功率越小；反之，光伏电池的温度越低，则光伏电池的开路电压就越高，输出功率越大。在相同的光伏电池温度下，照射到光伏电池上的辐射强度越强，则光伏电池的短路电流就越高，输出功率越大；辐射强度越低，则光伏电池的短路电流越低，输出功率越小。在实际光伏系统中，光伏电池的输出功率往往同时受到温度T及太阳辐射强度S变化的影响，温度T的增加使得光伏电池的输出功率产生减小的趋势，辐射强度S的增加使得光伏电池的输出功率产生增大的趋势，光伏电池的实际输出功率是这两种趋势相互作用的结果。
[0003]在实际的应用系统中，自然光的辐射强度及大气的透光率均处于动态变化中，为了在同样的日照强度和电池结温下获得尽可能多的电能，就存在着一个最大功率输出点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的问题，传统光伏发电的MPPT控制的扰动法和电导增量法，采集信号量多，求解过程复杂。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，该装置包括:
[0005]DC/DC斩波电路2、逆变器3、MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9 ;
[0006]所述光伏电池板1、DC/DC斩波电路2、逆变器3和电网电压源5依次连接；
`[0007]所述光伏电池板I还通过依次连接的所述MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9连接所述DC/DC斩波电路2。
[0008]本发明提供的第一优选实施例中:所述MTTP米样电路6对光伏电池板I的输出电压值进行实时采样；
[0009]所述MTTP计算模块7实时计算—^K/' + l)-“ )丨丨]值，一旦计算出
k - At
k v(i + \)-v(i)的值大于O时，保存当前的输出电压值；k - At
[0010]所述PWM产生模块8根据所述保存的电压值产生相应的PWM信号，把所述PWM信号传给所述第一驱动电路9 ;
[0011 ] 所述第一驱动电路9触发所述DC/DC斩波电路2使其开通；
[0012]其中，k为电路的时间常数，At为光伏电池板I的输出电压的采样周期，i为采样点数，v(i+l)和v(i)分别为采样点为i+Ι和i时的输出电压采样值。[0013]本发明提供的第二优选实施例中:设置电流为i (t) = c.et/k, c为电流最大值；
[0014]所述MTTP计算模块7实时计算v(i + 1)- v(/_)的值时，如果没有发生所述
k-At
TjVv(/ + 1)-V(Z)的值大于O的情况时，则判断电流减小到设定的最小电流Imin时触发所k-At
述DC/DC斩波电路2使其开通。
[0015]本发明提供的第三优选实施例中:所述装置还包括依次连接的电流电压采样电路14、锁相环13、电流电压双环控制12、产生并网PWM模块11和第二驱动电路10，以及连接在所述逆变器3和所述电网电压源5之间的滤波电感4 ；
[0016]所述电流电压采样电路14连接所述电网电压源5，所述第二驱动电路10连接所述逆变器3 ；
[0017]所述电流电压采样电路14采样所述电网电压源5的电流电压值并把该值传给所述锁相环13 ；
[0018]所述锁相环13对电流电压的相位进行跟踪；
[0019]电流电压双环控制12实现电流电压的解耦并通过产生并网PWM模块11产生PWM信号，由所述第二号驱动电路10产生所述逆变器3的触发信号，完成光伏发电的并网。
[0020]本发明提供的第四优选实施例提供一种光伏发电的MPPT控制方法，方法包括:`[0021]步骤1，设置采样周期，实时采样光伏电池板的电压值，开始信号发出时，关闭斩波电路，使其在采样周期内处于关闭状态；
[0022]步骤2，设置电压控制电流信号i (t) = c.et/k, c为电流最大值，k为电路的时间常数；
[0023]步骤3，实时计算+ I) - V(Z’)的值，一旦计算出+ 1)-.(0的值大于
k-Atk-At
O时，保存当前的输出电压值，触发所述斩波电路使其开通；
[0024]其中，At为光伏电池板I的输出电压的采样周期，i为采样点数，v(i+l)和v(i)分别为米样点为i+Ι和i时的输出电压米样值。
[0025]本发明提供的第五优选实施例中:所述步骤3中，如果所述实时计算的
TjVv(Z^-1)-V(Z)的值没有发生大于O的情况时，则判断电流减小到设定的最小电流Imink-At
时触发所述斩波电路使其开通。
[0026]本发明提供的第六优选实施例中:所述步骤3中触发所述斩波电路使其开通后，通过采集电网电压源信号触发逆变器，完成并网。本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，相对于最接近的现有技术的有益效果包括:
[0027]本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，根据预设的电流扫描电流进行分析，可以只采集光伏电池板的电压，不用采集电流，也不用求解光伏电池板的输出功率，不仅装置结构简单，而且计算简单，极大的提高了最大功率跟踪的速度，可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]如图1所示为本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制装置的结构示意图；[0029]如图2所示为本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制装置的实施例的结构示意图；
[0030]如图3所示为本发明提供的一种光伏发电的MPPT控制方法的原理图；
[0031]图中标号:
[0032]1-光伏电池板、2-DC/DC斩波电路、3_逆变器、4_滤波电感、5-电网电压源、6-MPPT采样电路、7-MPPT计算模块、8-PWM产生模块、9-第一驱动电路、I O-第二驱动电路、11 -产生并网PWM模块、12-电压电流双环控制、13-锁相环、14-电流电压采样电路。
【具体实施方式】
[0033]下面根据附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0034]本发明提供一种光伏发电的MPPT控制装置及方法，该装置与光伏电池板和电网电压源连接的结构示意图如图1所示，由图1可知，该装置包括:
[0035]DC/DC斩波电路2、逆变器3、MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9。
[0036]光伏电池板1、DC/DC斩波电路2、逆变器3和电网电压源5依次连接。
[0037]光伏电池板I还通过依次连接的MPPT采样电路6、MPPT计算模块7、PWM产生模块8和第一驱动电路9连接DC/DC斩波电路2。
[0038]实施例一: [0039]本发明提供的实施例一为一种光伏发电的MPPT控制装置的实施例，如图2所示为该实施例的结构示意图，该实施例一中，MTTP采样电路6对光伏电池板I的输出
电压值进行实时采样，MTTP计算模块7实时计算^卩屮+丨)-v’(/_)的值，一旦计算出
k-At
【权利要求】
1.一种光伏发电的MPPT控制装置，其特征在于，所述装置包括: DC/DC斩波电路(2 )、逆变器(3 )、MPPT采样电路(6 )、MPPT计算模块(7 )、PWM产生模块(8)和第一驱动电路(9)； 所述光伏电池板(I)、DC/DC斩波电路(2)、逆变器(3)和电网电压源(5)依次连接； 所述光伏电池板(I)还通过依次连接的所述MPPT采样电路(6)、MPPT计算模块(7)、PWM产生模块(8 )和第一驱动电路(9 )连接所述DC/DC斩波电路(2 )。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述MTTP采样电路(6)对所述光伏电池板(I)的输出电压值进行实时采样； 所述MTTP计算模块(7)实时计算v，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值，一旦计算出
，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值大于O时，保存当前的输出电压值； 所述PWM产生模块(8)根据所述保存的电压值产生相应的PWM信号，把所述PWM信号传给所述第一驱动电路(9)； 所述第一驱动电路(9)触发所述DC/DC斩波电路(2)使其开通； 其中，k为电路的时间常数，At为光伏电池板(I)的输出电压的采样周期，i为采样点数，v(i+l)和v(i)分别为采样点为i+Ι和i时的输出电压采样值。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设置电流为i(t)= c.et/k, c为电流最大值；，k/k-tΔ(i+1)-v(i)的值时，如果没有发生所述 v(/ +1)-V(Z)的值大于O的情况时，则判断电流减小到设定的最小电流Imin时触发所述DC/DC斩波电路(2 )使其开通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括依次连接的电流电压采样电路(14)、锁相环(13)、电流电压双环控制(12)、产生并网PWM模块(11)和第二驱动电路(10),以及连接在所述逆变器(3)和所述电网电压源(5)之间的滤波电感(4); 所述电流电压采样电路(14 )连接所述电网电压源(5 )，所述第二驱动电路(10 )连接所述逆变器(3); 所述电流电压采样电路(14 )采样所述电网电压源(5 )的电流电压值并把该值传给所述锁相环(13)； 所述锁相环(13)对电流电压的相位进行跟踪； 电流电压双环控制(12)实现电流电压的解耦并通过产生并网PWM模块(11)产生PWM信号，由所述第二号驱动电路(10)产生所述逆变器(3)的触发信号，完成光伏发电的并网。
5.一种光伏发电的MPPT控制方法,其特征在于,方法包括: 步骤1，设置采样周期，实时采样光伏电池板的电压值，开始信号发出时，关闭斩波电路，使其在采样周期内处于关闭状态； 步骤2，设置电压控制电流信号i(t) = c MtIc为电流最大值，k为电路的时间常数；步骤3，实时计算
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，如果所述实时计算的
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中触发所述斩波电路使其开通后，通过采集电网电压源信号触发逆变器，完成并网。
【文档编号】H02S40/30GK103840764SQ201410065861
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】赵大伟, 王湘艳, 朱永强, 贾利虎, 朱凌志, 叶青, 张磊, 孙小燕, 刘艳章, 何光泉, 姜达军 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 华北电力大学