專利名稱：太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法 及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏并網(wǎng)發(fā)電是一種綠色的新能源發(fā)電技術(shù)，它利用光生伏特效應(yīng)原理把太陽光 的能量通過太陽能電池轉(zhuǎn)換成直流電能，再通過逆變器轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電能 饋入電網(wǎng)進行發(fā)電。由于太陽能電池的非線性，在太陽能電池的工作范圍內(nèi)，存在一個最大 輸出功率點，太陽能電池在這個工作點上運行，能量轉(zhuǎn)換效率達到最高。現(xiàn)有技術(shù)中的太陽 能電池最大輸出功率跟蹤方法，如爬坡法、電導(dǎo)法等，要求始終在太陽能最大輸出功率點 附近前后移動，進行比較，以保證太陽能電池能工作在最大輸出功率點附近?，F(xiàn)有技術(shù)的主 要缺點為跟蹤速度慢，跟蹤過程中有一定的轉(zhuǎn)換效率的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種跟蹤速度較 快的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法及系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是根據(jù)一個方面，一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，包括以下步驟Si.以第一時間間隔采樣太陽能電池的輸出電SUs和相應(yīng)的輸出電流Is，篩選得 到一個功率變化周期內(nèi)太陽能電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值Il以及太陽能 電池的最小輸出電壓值Umin和相應(yīng)的電流值12 ；S2.計算太陽能電池相應(yīng)于所述最大輸出電壓的功率Pl以及相應(yīng)于所述最小輸 出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔΡ = Ρ1-Ρ2;S3.對Δ P進行比例積分控制或模糊控制，使ΔΡ = 0，得到太陽能電池相應(yīng)于其 最大輸出功率的工作電壓值ug，將Ug作為太陽能電池的工作電壓。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法中，步驟Sl中，所述第一時間間隔為一 個正弦脈寬調(diào)制斬波周期。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法中，步驟S2中，根據(jù)公式P = UI和步驟 Sl中得到的Umax、Il計算P1，以及根據(jù)公式P = UI和步驟Sl中得到的Umin、12計算P2。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法中，所述太陽能電池最大輸出功率跟蹤 方法用于單相并網(wǎng)時，所述一個功率變化周期為1/100秒。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法中，所述太陽能電池最大輸出功率跟蹤 方法用于三相并網(wǎng)時，所述一個功率變化周期為1/300秒。根據(jù)一個方面，一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)，包括太陽能電池電壓電流采樣及最大最小值篩選模塊，用于以第一時間間隔采樣太陽 能電池的輸出電壓Us和相應(yīng)的輸出電流Is，以及用于篩選得到一個功率變化周期內(nèi)太陽能電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值Il以及太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相 應(yīng)的電流值12 ；功率差值計算模塊，用于計算太陽能電池相應(yīng)于所述最大輸出電壓的功率Pl以 及相應(yīng)于所述最小輸出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔΡ = P1-P2 ；控制器，用于控制ΔΡ，使ΔΡ = 0，以得到太陽能電池相應(yīng)于其最大輸出功率的工 作電壓值ug，并用于控制太陽能電池工作在工作電壓為Ug的工作點。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)中，所述控制器是比例積分控制器。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)中，所述控制器是模糊控制器。本發(fā)明太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法及系統(tǒng)的有益效果為采用零靜差的比 例積分控制器或高增益的模糊控制器，提高了最大功率跟蹤系統(tǒng)的跟蹤速度以及太陽能電 池的能量轉(zhuǎn)換效率。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明實施例的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例的太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明實施例的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法的流程圖。在本實施例 中，太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法開始于步驟Si。在步驟Sl中，首先在一個功率變化 周期內(nèi)以第一時間間隔采樣太陽能電池的輸出電壓US和相應(yīng)的輸出電流IS。第一時間間 隔可以是一個正弦脈寬調(diào)制斬波周期，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在一個功率變化周期內(nèi)含有數(shù)十到數(shù) 百個正弦脈寬調(diào)制(SPWM)斬波周期。然后在每個功率變化周期內(nèi)篩選出該周期內(nèi)太陽能 電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值Il以及太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相 應(yīng)的電流值12。太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法用于單相并網(wǎng)時，一個功率變化周期為 1/100秒。太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法用于三相并網(wǎng)時，一個功率變化周期為1/300 秒。在步驟S2中，根據(jù)公式P = UI和步驟Sl中得到的Umax、Il計算太陽能電池相應(yīng) 于其最大輸出電壓的功率P1，以及根據(jù)公式P = UI和步驟Sl中得到的Umin、12計算太陽 能電池相應(yīng)于其最小輸出電壓的功率P2。比較Pl和P2，當Pl >P2時，太陽能電池的平均 工作電壓向增大方向移動；當Pl <P2時，太陽能電池的平均工作電壓向減小方向移動；當 Pl =P2時，太陽能電池的平均工作電壓不變。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，當Pl =P2時，太 陽能電池的最大輸出功率點的電壓Us必定在Umin和Umax之間。為了找出這個最大輸出功率 點，計算功率差值ΔΡ = Pi-P2,以便對ΔΡ進行控制。在步驟S3中，對ΔΡ進行比例積分控制或模糊控制，使ΔΡ = 0，得到太陽能電池 相應(yīng)于其最大輸出功率的工作電壓值ug，控制太陽能電池使其工作點向工作電壓為Ug的工 作點移動，保證太陽能電池輸出的周期平均功率始終工作在最大功率點附近。圖2是本發(fā)明實施例的太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)的框圖。在本實施例 中，太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)包括太陽能電池電壓電流采樣及最大最小值篩選模塊、功率差值計算模塊和控制器。太陽能電池電壓電流采樣及最大最小值篩選模塊用于以第一時間間隔采樣太陽 能電池的輸出電壓Us和相應(yīng)的輸出電流Is，以及用于篩選得到一個功率變化周期內(nèi)太陽能 電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值Il以及太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相 應(yīng)的電流值12。第一時間間隔可以是一個正弦脈寬調(diào)制斬波周期，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在一個功 率變化周期內(nèi)含有數(shù)十到數(shù)百個正弦脈寬調(diào)制斬波周期。太陽能電池最大輸出功率跟蹤方 法用于單相并網(wǎng)時，一個功率變化周期為1/100秒。太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法用 于三相并網(wǎng)時，一個功率變化周期為1/300秒。功率差值計算模塊用于計算太陽能電池相應(yīng)于最大輸出電壓的功率Pl以及相應(yīng) 于所述最小輸出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔΡ = Ρ1-Ρ2。在本發(fā)明的一個實施例 中，功率差值計算模塊可以包括乘法器和加法器，乘法器用于計算功率，加法器用于計算差 值。在本發(fā)明的另一個實施例中，功率差值計算模塊還可以包括計算單元和存儲單元，存儲 單元用于存儲功率計算公式P = UI和差值計算公式ΔΡ = Ρ1-Ρ2，計算單元用于根據(jù)相應(yīng) 參數(shù)從存儲單元中提取相應(yīng)公式進行相應(yīng)計算。相應(yīng)參數(shù)包括步驟Sl中篩選得到的太陽 能電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值II、太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相 應(yīng)的電流值12以及根據(jù)這些值計算得到的Ρ1、Ρ2。控制器用于控制ΔΡ，使ΔΡ = 0，以得到太陽能電池相應(yīng)于其最大輸出功率的工 作電壓值ug，并用于控制太陽能電池工作在工作電壓為Ug的工作點?？刂破骺梢园ū壤?積分控制器或模糊控制器。雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或材 料，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具 體實施例，而應(yīng)當包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方式。
權(quán)利要求
一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟S1.以第一時間間隔采樣太陽能電池的輸出電壓US和相應(yīng)的輸出電流IS，篩選得到一個功率變化周期內(nèi)太陽能電池的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值I1以及太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相應(yīng)的電流值I2；S2.計算太陽能電池相應(yīng)于所述最大輸出電壓的功率P1以及相應(yīng)于所述最小輸出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔP＝P1 P2；S3.對ΔP進行比例積分控制或模糊控制，使ΔP＝0，得到太陽能電池相應(yīng)于其最大輸出功率的工作電壓值Ug，將Ug作為太陽能電池的工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，其特征在于，步驟Sl中， 所述第一時間間隔為一個正弦脈寬調(diào)制斬波周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，其特征在于，步驟S2中， 根據(jù)公式P = UI和步驟Sl中得到的Umax、Il計算Pl，以及根據(jù)公式P = UI和步驟Sl中得 到的Umin、I2計算P2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，其特征在于，所述太陽 能電池最大輸出功率跟蹤方法用于單相并網(wǎng)時，所述一個功率變化周期為1/100秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法，其特征在于，所述太陽 能電池最大輸出功率跟蹤方法用于三相并網(wǎng)時，所述一個功率變化周期為1/300秒。
6.一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能電池電壓電流采樣及最大最小值篩選模塊，用于以第一時間間隔采樣太陽能電 池的輸出電壓Us和相應(yīng)的輸出電流Is，以及用于篩選得到一個功率變化周期內(nèi)太陽能電池 的最大輸出電壓值Umax和相應(yīng)的電流值Il以及太陽能電池的最小輸出電壓值Umin和相應(yīng)的 電流值12 ；功率差值計算模塊，用于計算太陽能電池相應(yīng)于所述最大輸出電壓的功率Pl以及相 應(yīng)于所述最小輸出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔΡ = P1-P2 ；控制器，用于控制ΔΡ，使ΔΡ = 0，以得到太陽能電池相應(yīng)于其最大輸出功率的工作電 壓值Ug，并用于控制太陽能電池工作在工作電壓為Ug的工作點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 器是比例積分控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池最大輸出功率跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 器是模糊控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池最大輸出功率跟蹤方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，首先由太陽能電池電壓電流采樣及最大最小值篩選模塊以第一時間間隔采樣太陽能電池的輸出電壓US和相應(yīng)的輸出電流IS，篩選得到一個功率變化周期內(nèi)太陽能電池的最大輸出電壓值Umax、最小輸出電壓值Umin和相應(yīng)的電流值I1、I2；然后由功率差值計算模塊計算太陽能電池相應(yīng)于最大輸出電壓的功率P1以及相應(yīng)于最小輸出電壓的功率P2，并計算其功率差值ΔP＝P1-P2；最后由控制器對ΔP進行比例積分控制或模糊控制，使ΔP＝0，得到太陽能電池相應(yīng)于其最大輸出功率的工作電壓值Ug，將Ug作為太陽能電池的工作電壓。本發(fā)明可以快速跟蹤最大輸出功率點，提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號G05F1/67GK101958557SQ20101051313
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者戴建華 申請人:深圳市科奧信電源技術(shù)有限公司