專利名稱：一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，具體說是一種太陽(yáng)能 雙峰最大功率點(diǎn)跟蹤方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今產(chǎn)品中未見對(duì)此類問題的解決方法，僅僅考慮了沒有雙峰值問題的MPPT (最 大功率點(diǎn)跟蹤)跟蹤，而且普遍采用的是干擾法和增量電導(dǎo)法判斷并跟蹤最大功率點(diǎn)。隨 著光伏建筑一體化光伏電站的發(fā)展，陰影造成的太陽(yáng)能板雙峰值問題逐漸突出，如圖1所 示，該圖中的多條曲線是隨著遮擋量的增大而逐漸變化的功率曲線，可以看見兩個(gè)最大功 率點(diǎn)逐漸出現(xiàn)；當(dāng)陰影部分遮住太陽(yáng)能板時(shí)有可能會(huì)使得系統(tǒng)工作在次最大功率點(diǎn)，造成 發(fā)電效率的降低。為避免系統(tǒng)在出現(xiàn)雙峰值問題時(shí)長(zhǎng)時(shí)間工作在次最大功率點(diǎn)處，需要進(jìn) 行周期全局掃描。如果從零功率的位置開始掃描則由于速度慢而造成系統(tǒng)發(fā)電減少，對(duì)規(guī) 模較大的光伏電站尤為如此。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是為了提供一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，該 方法能解決太陽(yáng)能組件被陰影部分遮住形成雙峰值現(xiàn)象時(shí)避免系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作在次最大 功率點(diǎn)的問題，降低最大功率點(diǎn)跟蹤全局掃描時(shí)間，提高系統(tǒng)發(fā)電量。該方法也可以用于多 峰值現(xiàn)象，即多組太陽(yáng)能組件串并聯(lián)時(shí)多個(gè)并聯(lián)組件部分被陰影遮住發(fā)生的現(xiàn)象。技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的 跟蹤方法，該方法包括如下步驟1)定時(shí)進(jìn)行全局掃描若全局掃描時(shí)間到設(shè)定時(shí)間時(shí)，依次執(zhí)行步驟2)至步驟 4)；若全局掃描時(shí)間未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，則始終進(jìn)行局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法；2)定義掃描初始功率，并設(shè)定初始步長(zhǎng)；3)測(cè)量當(dāng)前電壓和當(dāng)前電流，計(jì)算當(dāng)前功率，其中當(dāng)前功率等于當(dāng)前電壓與當(dāng)前 電流的乘積；4)比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，并不斷擾動(dòng)占空比來(lái)判斷功率變化以確定是 否掃描完成，從而確定最大功率點(diǎn)。步驟4)中，比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，然后存入比較后的最大功率和此時(shí) 對(duì)應(yīng)的占空比，然后更新占空比，若占空比到設(shè)定值，則占空比工作在比較后的功率點(diǎn)最大 處后返回到局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法，若占空比還未達(dá)到設(shè)定值，則返回步驟3)。所述局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法是首先通過測(cè)量全局掃描時(shí)間未到所述設(shè)定時(shí)間 時(shí)的當(dāng)前電壓電流，然后計(jì)算當(dāng)前直流功率，比較當(dāng)前直流功率和上次直流功率的大小來(lái) 決定占空比的變化方向和大?。黄渲星肮β实扔诋?dāng)前電壓與當(dāng)前電流的乘積；若當(dāng)前直流 功率大于上次直流功率不成立，則增加占空比，然后保存較大直流功率和對(duì)應(yīng)的占空比，再 返回；若當(dāng)前直流功率大于上次直流功率成立，則減少占空比，然后保存較大直流功率和對(duì)應(yīng)的占空比，再返回。本發(fā)明的上述步驟可以理解為本發(fā)明包括參數(shù)檢測(cè)比較部分和快速算法部分，其 中參數(shù)檢測(cè)比較部分是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，周期全局掃描時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)太陽(yáng)能板或輸出端的電壓 和電流計(jì)算當(dāng)前功率，并比較前后兩次跟蹤的功率變化決定下一個(gè)控制方向，保證系統(tǒng)跟 蹤到最大功率點(diǎn)；快速算法部分是根據(jù)太陽(yáng)能組件系統(tǒng)連接的特點(diǎn)而來(lái)的快速全局掃描擾 動(dòng)步長(zhǎng)算法，本算法來(lái)源于太陽(yáng)能板發(fā)電輸出特性，即串聯(lián)的太陽(yáng)能板的輸出電流等于其 中電流輸出能力最小的太陽(yáng)能板的電流，并聯(lián)太陽(yáng)能板的輸出電壓等于其中電壓輸出能力 最小的并聯(lián)支路的電壓。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在一般最大功率點(diǎn)跟蹤算法中加入 周期全局掃描，根據(jù)太陽(yáng)能系統(tǒng)串并聯(lián)特點(diǎn)有效的縮短掃描時(shí)間，即保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作， 又能避免雙峰值現(xiàn)象時(shí)系統(tǒng)工作在次最大功率點(diǎn)，從而提高發(fā)電量。


圖1是太陽(yáng)能板的雙峰值問題示意圖；圖2是兩組太陽(yáng)能板并聯(lián)系統(tǒng)(每組有多塊太陽(yáng)能板串聯(lián)組成)其中一組太陽(yáng)能 組件被逐步遮住后的VI曲線；圖3為本發(fā)明的方框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖3所示，本發(fā)明一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，該方法包括如下步 驟1)定時(shí)進(jìn)行全局掃描；若全局掃描時(shí)間到設(shè)定時(shí)間時(shí)，依次執(zhí)行步驟2)至步驟 4)；若全局掃描時(shí)間未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，則始終進(jìn)行局部MPPT算法；其中局部MPPT算法是指首先通過測(cè)量全局掃描時(shí)間未到所述設(shè)定時(shí)間時(shí)的當(dāng)前 電壓和當(dāng)前電流，然后計(jì)算當(dāng)前直流功率=當(dāng)前電壓*當(dāng)前電流，比較當(dāng)前直流功率和上 次直流功率的大小來(lái)決定占空比D的變化方向和大?。蝗舢?dāng)前直流功率大于上次直流功率 不成立，則增加占空比，然后保存較大直流功率和對(duì)應(yīng)的占空比，再返回；若當(dāng)前直流功率 大于上次直流功率成立，則減少占空比，然后保存較大直流功率和對(duì)應(yīng)的占空比，再返回；2)定義掃描初始功率，并設(shè)定初始步長(zhǎng)；3)測(cè)量當(dāng)前電壓和當(dāng)前電流，計(jì)算當(dāng)前功率，其中當(dāng)前功率等于當(dāng)前電壓與當(dāng)前 電流的乘積；4)比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，并不斷擾動(dòng)占空比來(lái)判斷功率變化以確定是 否掃描完成，從而確定最大功率點(diǎn)；即，比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，然后存入比較后 的最大功率和此時(shí)對(duì)應(yīng)的占空比，然后更新占空比，若占空比到設(shè)定值，則占空比工作在比 較后的功率點(diǎn)最大處后返回到局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法，若占空比還未達(dá)到設(shè)定值，則返 回步驟3)。圖2是兩組太陽(yáng)能板并聯(lián)系統(tǒng)(每組有多塊太陽(yáng)能板串聯(lián)組成)其中一組太陽(yáng)能 組件被逐步遮住后的VI曲線。由圖2可知，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)雙峰值現(xiàn)象時(shí)，次最大功率點(diǎn)也不小于無(wú)雙峰值現(xiàn)象時(shí)最大功率的Pmax/n，其中η為太陽(yáng)能并列組件串?dāng)?shù)； Pmax為系統(tǒng)當(dāng)前工作的最大功率輸出，即兩個(gè)最大功率點(diǎn)處于Pmax/n至Pmax之間。也就是 說，在進(jìn)行全局掃描時(shí)，可以不必從零功率到最大電壓的整體掃描，掃描范圍縮小為Pmax/n 至Pmax。在掃描時(shí)，采用變步長(zhǎng)的方法進(jìn)行，最后跟蹤到期望功率點(diǎn)。通過該算法，可大大 提升掃描速度，提高發(fā)電量。 以上所述僅是本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1)定時(shí)進(jìn)行全局掃描若全局掃描時(shí)間到設(shè)定時(shí)間時(shí)，依次執(zhí)行步驟2)至步驟4)；若全局掃描時(shí)間未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，則始終進(jìn)行局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法；2)定義掃描初始功率，并設(shè)定初始步長(zhǎng)；3)測(cè)量當(dāng)前電壓和當(dāng)前電流，計(jì)算當(dāng)前功率，其中當(dāng)前功率等于當(dāng)前電壓與當(dāng)前電流的乘積；4)比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，并不斷擾動(dòng)占空比來(lái)判斷功率變化以確定是否掃描完成，從而確定最大功率點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，其特征在于，步驟 4)中，比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，然后存入比較后的最大功率和此時(shí)對(duì)應(yīng)的占空比， 然后更新占空比，若占空比到設(shè)定值，則占空比工作在比較后的功率點(diǎn)最大處后返回到局 部最大功率點(diǎn)跟蹤算法，若占空比還未達(dá)到設(shè)定值，則返回步驟3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，其特征在于，所 述局部最大功率點(diǎn)跟蹤算法是首先通過測(cè)量全局掃描時(shí)間未到所述設(shè)定時(shí)間時(shí)的當(dāng)前電 壓電流，然后計(jì)算當(dāng)前直流功率，比較當(dāng)前直流功率和上次直流功率的大小來(lái)決定占空比 的變化方向和大??；其中前功率等于當(dāng)前電壓與當(dāng)前電流的乘積；若當(dāng)前直流功率大于上次直流功率不成立，則增加占空比，然后保存較大直流功率和 對(duì)應(yīng)的占空比，再返回；若當(dāng)前直流功率大于上次直流功率成立，則減少占空比，然后保存較大直流功率和對(duì) 應(yīng)的占空比，再返回。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能雙峰最大功率點(diǎn)的跟蹤方法，該方法為1)定時(shí)進(jìn)行全局掃描若全局掃描時(shí)間到設(shè)定時(shí)間時(shí)，依次執(zhí)行步驟2)至步驟4)；若全局掃描時(shí)間未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，則始終進(jìn)行局部MPPT算法；2)定義掃描初始功率，并設(shè)定初始步長(zhǎng)；3)測(cè)量當(dāng)前電壓和當(dāng)前電流，計(jì)算當(dāng)前功率，當(dāng)前功率等于當(dāng)前電壓與當(dāng)前電流的乘積；4)比較當(dāng)前功率和上次功率的大小，并不斷擾動(dòng)占空比來(lái)判斷功率變化以確定是否掃描完成，從而確定最大功率點(diǎn)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是在一般最大功率點(diǎn)跟蹤算法中加入周期全局掃描，根據(jù)太陽(yáng)能系統(tǒng)串并聯(lián)特點(diǎn)有效的縮短掃描時(shí)間，既保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，又能避免雙峰值現(xiàn)象時(shí)系統(tǒng)工作在次最大功率點(diǎn)，從而提高發(fā)電量。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101873091SQ20101022378
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者王小峰 申請(qǐng)人:中電電氣集團(tuán)有限公司