專利名稱：光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法及應(yīng)用該方法的裝置的制作方法
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法及應(yīng)用該方法的裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及的是一種光伏并
網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法及應(yīng)用該方法的裝置。背景技術(shù)：
太陽能作為一種重要的可再生能源，其資源豐富清潔，是人類可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn) 略中的一個重要組成部分，近年來發(fā)展迅速。太陽能從補(bǔ)充能源向替換能源的地位轉(zhuǎn)變、太 陽能發(fā)電從無電地區(qū)向有點地區(qū)發(fā)展、太陽能光伏系統(tǒng)從離網(wǎng)的獨立光伏系統(tǒng)向光伏并網(wǎng) 系統(tǒng)的發(fā)展是太陽能利用的三個發(fā)展趨勢。太陽能電池陳列在任何時刻都存在一個輸出最 大功率的工作點，稱為最大功率點。最大功率點隨著光照強(qiáng)度和溫度的變化而變化。最大 功率跟蹤控制的最主要任務(wù)就是通過合適的控制算法，找到光伏陣列在確定日照和溫度條 件下的最大功率點。同時能在變化的天氣下，控制太陽能電池陣列工作在最大功率點上，使 光伏組件產(chǎn)生的最大電流電能及時地盡可能地得到利用。最大功率跟蹤功能是光伏并網(wǎng)系 統(tǒng)必須具備的功能之一。 目前比較成熟的最大功率點追蹤控制(MPPT)技術(shù)主要有一階爬山法、擾動觀測 法、電導(dǎo)增量法及各種改進(jìn)電導(dǎo)增量法等等，這些技術(shù)一般都是以電壓作為參考值進(jìn)行調(diào) 節(jié)，以達(dá)到對光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點進(jìn)行跟蹤控制的目的。 現(xiàn)有技術(shù)光伏發(fā)電功率跟蹤控制裝置包括電壓和電流檢測模塊、控制模塊、驅(qū)動 和保護(hù)模塊、并網(wǎng)逆變器。上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是并網(wǎng)逆變器需要將太陽能電池陣列輸出 的直流變換為符合電網(wǎng)要求的交流電，同時還要具備最大功率跟蹤的功能。由于太陽能電 池陣列輸出的電壓、電流極為不穩(wěn)定。因此，其控制方法極為復(fù)雜，不易實現(xiàn)。由于并網(wǎng)逆 變器必須要有隔離變壓器對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和電網(wǎng)之間進(jìn)行電隔離，導(dǎo)致光伏并網(wǎng)系統(tǒng)造價 高昂，一般的用戶難以承受，因此限制了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的推廣。 鑒于以上弊端，實有必要提供一種改進(jìn)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法及應(yīng) 用該方法的裝置以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉及方便易用的一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的 最大功率追蹤方法及應(yīng)用該方法的裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤 方法，該方法包括如下步驟 第一步，通過交流電流傳感器對并網(wǎng)逆變器的輸出交流電流進(jìn)行采樣； 第二步，將采樣結(jié)果按相應(yīng)的市電頻率計算出半個周期的平均值； 第三步，將計算好的交流電流平均值換算成輸出的電流有效值； 第四步，利用并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)化效率的變化不大，直接從輸出的交流電流有效值
折算成太陽能電池板陳列輸入的直流電流值，再利用常見的爬山法來追蹤最大功率點。
所述的交流采樣用傳感器包括電流互感器、霍爾電流傳感器、電流采樣電阻。
所述光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法還可以應(yīng)用于半橋逆變電路、三電平逆變 電路、包含工頻變壓器的逆變電路及其它逆變拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)。 —種應(yīng)用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法的裝置，其中，所述應(yīng)用光伏并網(wǎng)系 統(tǒng)最大功率跟蹤方法的裝置設(shè)有光伏并網(wǎng)逆變器模塊，所述逆變器模塊包括四個功率開關(guān) 器件、兩個交流的逆變?yōu)V波電感、至少一個濾波電容和一個交流電流檢測器件，通過控制四 個功率開關(guān)器件的開關(guān)動作實現(xiàn)將直流電逆變成交流電。 所述光伏并網(wǎng)逆變器模塊的兩端設(shè)有連接太陽能電池陣列模塊的模塊入口和連 接交流電網(wǎng)的模塊出口。 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 1.結(jié)構(gòu)簡單，方便易用； 2.降低了逆變器模塊的材料成本。


圖1是本發(fā)明實施例的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)原理示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例的算法流程示意圖。
具體實施方式
請參考圖1至圖2所示，為本發(fā)明較佳實施例的示意圖。 如圖1所示為一個太陽能并網(wǎng)發(fā)電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。發(fā)電系統(tǒng)的電能來源于太陽能 光伏電池板陣列經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換發(fā)出的直流電，再經(jīng)過并網(wǎng)逆變器將直流電逆變成與電網(wǎng)同 頻率同幅值的交流電輸電給電網(wǎng)，從而構(gòu)成這樣一個太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。本專利內(nèi)容主 要涉及其中并網(wǎng)逆變器的控制方式，如圖1中所畫出的是一種最常見的全橋逆變電路，包 括四個功率開關(guān)器件(Ql、 Q2、 Q3、 Q4)、交流的逆變?yōu)V波電感(Ll、 L2)、濾波電容(C2)和交 流電流檢測器件(CT)等，通過控制四個功率開關(guān)器件的開關(guān)動作實現(xiàn)將直流電逆變成交 流電的功能。 通常太陽能光伏控制系統(tǒng)的最大功率點都需要對太陽能電池板的輸出電壓、輸出
電流進(jìn)行實時的采樣，然后通過常用的最大功率點追蹤算法(如爬山法)進(jìn)行最大功率追
蹤，這就需要有一個直流電流的傳感器來采集直流信號，本發(fā)明就是省略了這個直流傳感
器，而通過對交流電流采樣信號的合理換算來替代原有直流電流傳感器的功能。 請繼續(xù)參考圖2所示，具體的算法原理如下通過交流電流傳感器對并網(wǎng)逆變器
的輸出交流電流進(jìn)行采樣，然后按著相應(yīng)的市電頻率(50赫茲或60赫茲)計算半個周期的
平均值，再將計算的交流電流平均值換算成輸出的電流有效值，再利用并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)化
效率的變化不大(小于2%)，直接從輸出的交流電流有效值折算成電池板輸入的直流電流
值，之后就可以利用常見的爬山法來追蹤最大功率點。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用 本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān) 的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法，其特征在于該方法包括如下步驟，第一步，通過交流電流傳感器對并網(wǎng)逆變器的輸出交流電流進(jìn)行采樣；第二步，將采樣結(jié)果按相應(yīng)的市電頻率計算出半個周期的平均值；第三步，將計算好的交流電流平均值換算成輸出的電流有效值；第四步，利用并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)化效率的變化不大，直接從輸出的交流電流有效值折算成太陽能電池板陳列輸入的直流電流值，再利用常見的爬山法來追蹤最大功率點。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法，其特征在于所述的 交流采樣用傳感器包括電流互感器、霍爾電流傳感器、電流采樣電阻。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法，其特征在于所述光 伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法還可以應(yīng)用于半橋逆變電路、三電平逆變電路、包含工頻 變壓器的逆變電路及其它逆變拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)。
4. 一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法的裝置，其特征在 于所述應(yīng)用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)最大功率跟蹤方法的裝置設(shè)有光伏并網(wǎng)逆變器模塊，所述逆變 器模塊包括四個功率開關(guān)器件、兩個交流的逆變?yōu)V波電感、至少一個濾波電容和一個交流 電流檢測器件，通過控制四個功率開關(guān)器件的開關(guān)動作實現(xiàn)將直流電逆變成交流電。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)最大功率跟蹤方法的裝置，其特征在 于所述光伏并網(wǎng)逆變器模塊的兩端設(shè)有連接太陽能電池陣列模塊的模塊入口和連接交流 電網(wǎng)的模塊出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最大功率追蹤方法，該方法包括如下步驟，第一步，通過交流電流傳感器對并網(wǎng)逆變器的輸出交流電流進(jìn)行采樣；第二步，將采樣結(jié)果按相應(yīng)的市電頻率計算出半個周期的平均值；第三步，將計算好的交流電流平均值換算成輸出的電流有效值；第四步，利用并網(wǎng)逆變器的轉(zhuǎn)化效率的變化不大，直接從輸出的交流電流有效值折算成太陽能電池板陳列輸入的直流電流值，再利用常見的爬山法來追蹤最大功率點。通過對并網(wǎng)逆變器的合理控制，充分利用好電池板的發(fā)電量，使電池板的輸出功率達(dá)到最大，即實現(xiàn)最大功率點追蹤。
文檔編號G05B19/04GK101699696SQ20091004157
公開日2010年4月28日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者劉伏根, 劉志敏, 曾曉峰 申請人:深圳美凱電子股份有限公司