一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置，当功率增量大于预设的功率值时，采用速度最快的恒定电压法，即根据预设的第一占空比扰动量调节光伏电池输出相应的电压值。然后，再利用积分调节进行自适应调节得到第二占空比扰动量，并根据第二占空比扰动量调节光伏电池的输出电压，使得系统最终工作在最大功率点处。利用恒定电压法加快了搜索速度，并利用积分调节对电导增量法进行改进，根据误差大小直接得到对应的第二占空比扰动量，即调节步长由误差决定，实现平衡搜索精度和搜索速度的目的；并且，积分调节可以消除静态误差，提高搜索精度，以及积分调节是线性的，可以平滑调节，减小震荡，减小冲击。

Maximum power point tracking method and device for photovoltaic cell

The maximum power point of a photovoltaic cell of the invention provides tracking method and device, when the power increment is greater than the preset value, using the constant voltage method is the fastest, which accounted for according to the first preset duty ratio perturbation control of photovoltaic cells corresponding to the output voltage value. Then, the integral control for adaptive control of second duty cycle perturbation, and accounted for second of the output voltage according to the duty ratio perturbation control of photovoltaic cells, and ultimately makes the system work at the maximum power point. By using the constant voltage method to accelerate the search speed, and using integral adjustment of the incremental conductance method was improved according to the error values obtained directly corresponding to the second duty cycle perturbation, which is decided by the error adjustment step, achieve balanced search speed and precision purpose; and integral control can eliminate the static error and improve the accuracy of the search. And the integral control is linear, can smooth adjustment, reduce shock, reduce the impact.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置
本申请涉及光伏发电领域，更具体地说，涉及一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置。
技术介绍
光伏电池是光伏发电系统中最重要的模块之一。它具有强烈的非线性特征和对环境变化敏感的特点，因此需要在外部环境条件变化的情况下对其最大功率点进行跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)，保证其发挥最大的效率。光伏电池的输出具有很强的非线性，图1示出了在不同光照强度下光伏电池的I-V曲线，图2示出了在外部环境条件不变的情况下光伏电池的I-V曲线和P-V曲线。在电压没有超过阈值电压Vm时，这时光伏电池的输出功率随着工作电压的增大而增大，当电压超过阈值电压Vm时，继续增大电压，由于电流的骤降，光伏电池的输出功率将下降。因此，对于一块光伏电池，需要找到它的阈值电压Vm，使其稳定在这个阈值电压Vm下运行，从而对外输出最大功率，提高整个系统的效率。如图3所示，目前常用的光伏发电系统包括光伏电池1、DC/DC变换器2、蓄电池3以及MPPT控制装置4，光伏电池1通过DC/DC变换器2连接到蓄电池3，MPPT控制装置4生成不同占空比的PWM信号来驱动DC/DC变换器2。通过改变PWM信号的占空比D，进而改变光伏电池的输出电压U＝IRL(1-D)2，其中,RL表示蓄电池3的电阻。若要增大光伏电池1的输出电压，通过减小占空比D即可实现，相反，若要减小光伏电池1的输出电压，通过增大占空比D即可实现。目前，比较常用的最大功率点跟踪的方法是恒定电压法(CVT)、扰动观测法(P&O)、电导增量法(INC)。其中恒定电压法是一种非自适应的方法，设计方便，操作简单，但精度不高，适合于周围环境稳定的情况。扰动观测法也称“爬坡法”，其主要思想是，对当前电压进行一个微扰动，观测功率的变化，从而确定下一次扰动的方向。该方法对最大功率点的搜索比较准确，但搜索速度和精度都受到扰动步长的影响，而且稳定性较差。电导增量法(INC)，图4示出了该方法具体过程，但是，增量补偿的大小(步长△V)对MPPT的控制性能有着一定的影响，如果步长偏小，搜索较为精确，但搜索速度过慢，对硬件的要求也很高。若步长偏大，则实际工作点一直在最大功率点附近波动，严重时会引起震荡。因此，现有的各种最大功率点跟踪的方法都存在各自问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提出一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置，欲实现平衡搜索精度和搜索速度的性能，以及提高稳定性的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种光伏电池的最大功率点跟踪方法，包括：检测光伏电池当前输出电压和当前输出电流；根据所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏电池的当前输出功率；计算所述光伏电池的所述当前输出功率相对前一检测周期的输出功率的功率增量；判断所述功率增量是否大于预设的功率值，若是，则利用预设的第一占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压，若否，则计算所述光伏电池的所述当前输出电压相对前一检测周期的输出电压的电压增量；判断所述电压增量是否为零，若是，则计算所述光伏电池的所述当前输出电流相对于前一检测周期的输出电流的电流增量，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压；判断所述电流增量是否为零，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压。优选的，所述利用积分调节进行自适应调节得到第二占空比扰动量，包括：计算电导增量的实际值与电导增量的参考值的差值，对所述差值进行积分得到第二占空比扰动量，积分时间段为当前检测周期，积分系数为预设的负数，所述电导增量的参考值为零。优选的，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.8～0.9倍。优选的，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.85倍。优选的，所述预设的功率值为1200W。一种光伏电池的最大功率点跟踪装置，包括：检测单元，用于检测光伏电池当前输出电压和当前输出电流；第一功率计算单元，用于根据所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏电池的当前输出功率；第二功率计算单元，用于计算所述光伏电池的所述当前输出功率相对前一检测周期的输出功率的功率增量；第一判断单元，用于判断所述功率增量是否大于预设的功率值，若是，则利用预设的第一占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压，若否，则计算所述光伏电池的所述当前输出电压相对前一检测周期的输出电压的电压增量；第二判断单元，用于判断所述电压增量是否为零，若是，则计算所述光伏电池的所述当前输出电流相对于前一检测周期的输出电流的电流增量，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压；第三判断单元，用于判断所述电流增量是否为零，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压。优选的，所述利用积分调节进行自适应调节得到第二占空比扰动量，包括：计算电导增量的实际值与电导增量的参考值的差值，对所述差值进行积分得到第二占空比扰动量，积分时间段为当前检测周期，积分系数为预设的负数，所述电导增量的参考值为零。优选的，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.8～0.9倍。优选的，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.85倍。优选的，所述预设的功率值为1200W。与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的一种光伏电池的最大功率点跟踪方法和装置，当功率增量大于预设的功率值时，采用速度最快的恒定电压法，即根据预设的第一占空比扰动量调节光伏电池输出相应的电压值。然后，再利用积分调节进行自适应调节得到第二占空比扰动量，并根据第二占空比扰动量调节光伏电池的输出电压，使得系统最终工作在最大功率点处。利用恒定电压法加快了搜索速度，并利用积分调节对电导增量法进行改进，根据误差大小直接得到对应的第二占空比扰动量，即调节步长由误差决定，实现平衡搜索精度和搜索速度的目的；并且，积分调节可以消除静态误差，提高搜索精度，以及积分调节是线性的，可以平滑调节，减小震荡，减小冲击。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为光伏电池在不同光照强度下的I-V曲线图；图2为光伏电池在外部环境恒定情况的I-V曲线和P-V曲线图；图3为一种光伏发电系统的结构示意图；图4为现有技术中电导增量法的示意图；图5为本实施例提供的一种光伏电池的最大功率点跟踪方法的流程示意图；图6为本实施例提供的一种光伏电池的最大功率点跟踪装置的结构示意图。具体实施方式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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电池的最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括：检测光伏电池当前输出电压和当前输出电流；根据所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏电池的当前输出功率；计算所述光伏电池的所述当前输出功率相对前一检测周期的输出功率的功率增量；判断所述功率增量是否大于预设的功率值，若是，则利用预设的第一占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压，若否，则计算所述光伏电池的所述当前输出电压相对前一检测周期的输出电压的电压增量；判断所述电压增量是否为零，若是，则计算所述光伏电池的所述当前输出电流相对于前一检测周期的输出电流的电流增量，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压；判断所述电流增量是否为零，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电池的最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括：检测光伏电池当前输出电压和当前输出电流；根据所述当前输出电压和所述当前输出电流，计算所述光伏电池的当前输出功率；计算所述光伏电池的所述当前输出功率相对前一检测周期的输出功率的功率增量；判断所述功率增量是否大于预设的功率值，若是，则利用预设的第一占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压，若否，则计算所述光伏电池的所述当前输出电压相对前一检测周期的输出电压的电压增量；判断所述电压增量是否为零，若是，则计算所述光伏电池的所述当前输出电流相对于前一检测周期的输出电流的电流增量，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压；判断所述电流增量是否为零，若否，则利用积分调节进行调节得到第二占空比扰动量，并根据所述第二占空比扰动量调节所述光伏电池的输出电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用积分调节进行自适应调节得到第二占空比扰动量，包括：计算电导增量的实际值与电导增量的参考值的差值，对所述差值进行积分得到第二占空比扰动量，积分时间段为当前检测周期，积分系数为预设的负数，所述电导增量的参考值为零。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.8～0.9倍。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的第一占空比扰动量用以将所述光伏电池的输出电压调节为所述光伏电池开路电压值的0.85倍。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的功率值为1200W。6.一种光伏电池的最大功率点跟踪装置，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：万凌云，何国军，伏进，宋伟，吴高林，万欣，邓帮飞，赵宇琪，周庆，彭姝迪，张盈，岳鑫桂，张海兵，肖前波，宫林，籍勇亮，李登峰，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50