光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统及光伏空调系统的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体而言，涉及一种光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统及光伏空调系统。

背景技术：

近年光伏发电在各国的重视以及政策引导下在获得飞速发展，光伏发电的一般形式是光伏阵列发出的直流电经过并网逆变器转化为合格的交流电并入市电使用，MPPT环节只作为光伏阵列发电形式的最大功率点寻优，因此只需从光伏发电一个角度去设计MPPT。随着光伏空调技术的实现，光伏阵列发出的电不单单只是为市电输送电能，还供给空调负载。这种发用电一体化的光伏系统中，单路的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统很难满足系统多模式的灵活切换，保证光伏阵列在不同模式下始终保持最大功率输出。

针对相关技术中的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统难以满足系统多模式的灵活切换，从而不能保证光伏阵列在不同模式下始终保持最大功率输出的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统及光伏空调系统，以解决相关技术中的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统难以满足系统多模式的灵活切换，从而不能保证光伏阵列在不同模式下始终保持最大功率输出的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统。该光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统包括：光伏阵列，用于将太阳能转换为直流电流；汇流箱，与光伏阵列相连，用于将光伏阵列转换的直流电流进行汇合；变流器，一端与汇流箱相连，另一端与市电相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至市电；逆变器，一端与汇流箱相连，另一端与电器负载相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至电器负载；以及上层控制模块，与变流器相连接，并且与逆变器相连接，用于控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统还包括：第一电流监测模块，连接在汇流箱和逆变器之间，用于监测逆变器端处的电流；第二电流监测模块，连接在汇流箱和变流器之间，用于监测变流器端处的电流。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第一运行模式，在第一运行模式下，上层控制模块控制变流器向逆变器输出电流，以使市电的电流向电器负载供电，其中，第一运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流与第二电流监测模块监测到变流器端处的电流的数值相等，且电流方向相反。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第二运行模式，在第二运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至市电，并通过变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第二运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流等于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流大于零。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第三运行模式，在第三运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载，并通过逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第三运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流等于零。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第四运行模式，在第四运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载，并且控制变流器向逆变器输出电流，以使市电的电流向电器负载供电，并通过逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第四运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，变流器端处的电流小于零，且逆变器端处的电流的数值大于变流器端处的电流的数值。

进一步地，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第五运行模式，在第五运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载和市电，并通过变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第五运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流大于零。

进一步地，电器负载为空调器。

进一步地，市电为电网。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏空调系统，该光伏空调系统包括任一项的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统。

通过本实用新型，包括以下组件：光伏阵列，用于将太阳能转换为直流电流；汇流箱，与光伏阵列相连，用于将光伏阵列转换的直流电流进行汇合；变流器，一端与汇流箱相连，另一端与市电相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至市电；逆变器，一端与汇流箱相连，另一端与电器负载相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至电器负载；以及上层控制模块，与变流器相连接，并且与逆变器相连接，用于控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，解决了相关技术中的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统难以满足系统多模式的灵活切换，从而不能保证光伏阵列在不同模式下始终保持最大功率输出的问题。通过控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，进而达到了使用两路最大功率点跟踪代替单路最大功率点跟踪控制，实现了在不同工作模式下均能进行光伏阵列最大功率点跟踪的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第一运行模式的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第二运行模式的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第三运行模式的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第四运行模式的示意图；以及

图6是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第五运行模式的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统的大脑。通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。光伏电池的输出功率与MPPT控制器的工作电压有关，只有工作在最合适的电压下，它的输出功率才会有个唯一的最大值。

根据本实用新型的实施例，提供了一种光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统。

图1是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统的示意图。如图1所示，该光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统包括以下组件：

光伏阵列，用于将太阳能转换为直流电流。

汇流箱，与光伏阵列相连，用于将光伏阵列转换的直流电流进行汇合。

变流器，一端与汇流箱相连，另一端与市电相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至市电。

逆变器，一端与汇流箱相连，另一端与电器负载相连，用于将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至电器负载。

上层控制模块，与变流器相连接，并且与逆变器相连接，用于控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪。

综上，通过光伏阵列、电器负载和市电，这三者之间的换流，实现了系统工作模式的相互切换。根据上层控制模块输出信号至逆变器和变流器，由逆变器和变流器实现系统的光伏阵列的最大功率点跟踪控制。也即，在本申请中两路最大功率点跟踪控制啊(MPPT)代替单路MPPT控制，实现系统在不同工作模式下均能进行光伏阵列最大功率点跟踪。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统还包括：第一电流监测模块，连接在汇流箱和逆变器之间，用于监测逆变器端处的电流；第二电流监测模块，连接在汇流箱和变流器之间，用于监测变流器端处的电流。

通过电流检测环节(包括第一电流监测模块和第二电流监测模块)间检测两条支路电流，例如，将第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流记为i1；第二电流监测模块监测到变流器端处的电流记为i2。将监测到的电流信号(i1和i2)送至上层控制模块，上层控制模块判断两条支路电流(i1和i2)的大小和方向，确定系统的工作模式，从而根据工作模式输出信号至逆变器和变流器，由逆变器和变流器实现系统的光伏阵列的最大功率点跟踪控制。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第一运行模式，在第一运行模式下，上层控制模块控制变流器向逆变器输出电流，以使市电的电流向电器负载供电，其中，第一运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流与第二电流监测模块监测到变流器端处的电流的数值相等，且电流方向相反。

图2是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第一运行模式的示意图。当光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于第一运行模式下，经过电流检测和上层控制模块判断可以得到i1>0，且i1＝-i2，光伏阵列输出电流为0，即光伏发电与光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统断开，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于电器负载的用电模式，上层控制模块给逆变器和变流器信号，不进行最大功率点跟踪(MPPT)控制。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第二运行模式，在第二运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至市电，并通过变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第二运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流等于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流大于零。

图3是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第二运行模式的示意图。当光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于第二运行模式下，经过电流检测和上层控制模块判断得到i1＝0，i2>0，此状态下电器负载与光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统断开，变流器相当于光伏并网逆变器，光伏阵列输出电能全部并入电网，上层控制模块给逆变器和变流器信号，逆变器不工作，由变流器(MPPT2)实现光伏阵列的最大功率点跟踪。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第三运行模式，在第三运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载，并通过逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第三运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流等于零。

图4是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第三运行模式的示意图。当光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于第三运行模式下，经过电流检测和上层控制模块判断得到i1>0，i2＝0，此状态为电器负载模式，光伏阵列发出的电全部供给电器负载，不供给市电，上层控制模块给逆变器和变流器信号，变流器不工作，由逆变器(MPPT1)实现光伏阵列最大功率点跟踪。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第四运行模式，在第四运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载，并且控制变流器向逆变器输出电流，以使市电的电流向电器负载供电，并通过逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第四运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，变流器端处的电流小于零，且逆变器端处的电流的数值大于变流器端处的电流的数值。

图5是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第四运行模式的示意图。当光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于第四运行模式下，经过电流检测和上层控制模块判断得到i1>0，i2<0，且|i1|>|i2|，此状态为光伏电器负载用电模式，光伏阵列发出的电能不足以满足电器负载功率消耗，由电网提供部分功率给负载，上层控制模块给逆变器和变流器信号，由逆变器(MPPT1)完成光伏阵列最大功率点跟踪，变流器的MPPT2模块不启动。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统具有第五运行模式，在第五运行模式下，上层控制模块控制变流器转化的交流电流传输至电器负载和市电，并通过变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，其中，第五运行模式下第一电流监测模块监测到逆变器端处的电流大于零，第二电流监测模块监测到变流器端处的电流大于零。

图6是根据本实用新型实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作在第五运行模式的示意图。当光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统工作于第五运行模式下，经过电流检测和上层控制模块判断得到i1>0，i2>0，此状态为光伏电器负载发电模式，光伏阵列发出电能很充足，在满足电器负载用电的同时，还有富余的电能并入电网，上层控制模块给逆变器和变流器信号，逆变器MPPT1模块不启动，由变流器(MPPT2)完成光伏阵列的最大功率点跟踪，在满足电器负载用电同时，给市电输送最大的电能。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，电器负载为空调器。

在本申请中的电器负载为空调器，也即，通过在本申请中两路最大功率点跟踪控制啊(MPPT)代替单路MPPT控制，在满足空调负载用电同时，给市电输送最大的电能。也即，实现系统在不同工作模式下均能进行光伏阵列最大功率点跟踪。

需要说明的是，在本申请中的电器负载不局限空调器，也可以为其它任意的负载。

可选地，在本申请提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统中，市电为电网。

在本申请中的电器负载为电网，需要说明的是，在本申请中的市电不局限电网，可以为任意一种交流母线，同时任意发用电双路形式的系统，均可采用此两路MPPT控制模式。

综上所述，本实用新型实施例提供的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统，包括以下部件：光伏阵列将太阳能转换为直流电流；汇流箱，与光伏阵列相连将光伏阵列转换的直流电流进行汇合；变流器，一端与汇流箱相连，另一端与市电相连将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至市电；逆变器，一端与汇流箱相连，另一端与电器负载相连将汇流箱汇合的直流电流转化为交流电流，传输至电器负载；以及上层控制模块，与变流器相连接，并且与逆变器相连接控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，解决了相关技术中的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统难以满足系统多模式的灵活切换，从而不能保证光伏阵列在不同模式下始终保持最大功率输出的问题。通过控制变流器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，或，控制逆变器进行光伏阵列的最大功率点跟踪，进而达到了使用两路最大功率点跟踪代替单路最大功率点跟踪控制，实现了在不同工作模式下均能进行光伏阵列最大功率点跟踪的效果。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏空调系统，该光伏空调系统包括任一项的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏空调系统，根据上述的描述，光伏空调系统有五种工作模式，在其中一种模式切换到另外一种模式时，经过上层识别控制，系统均能实现光伏阵列输出的最大功率点跟踪，提高光伏组件的光电转化效率，使光伏阵列电能输出最大化。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。