The invention discloses an improved MPPT method and a photovoltaic power generation system controlled by self-balancing and fast charging of storage battery, which belongs to the technical field of solar photovoltaic power generation. The system consists of solar photovoltaic array, controller, inverters, energy storage batteries, array brackets, AC distributors, transmission cables and power loads. The controller is connected with photovoltaic array, battery group, DC load and inverter respectively, and the output terminal of the inverter is connected with AC load. The invention proposes an adaptive variable step-size step-by-step approach disturbance observation maximum power tracking method for small and medium-sized photovoltaic power generation systems, which takes into account both accuracy, speed and cost, and a fast charging coupling control method with constant voltage and current limiting self-balancing of storage batteries. The method not only achieves accurate maximum power point tracking, but also makes the instantaneous change of average charging current output by photovoltaic system more consistent with that of storage batteries. The current charging state of batteries can improve the charging level of batteries, improve the long-term undercharging condition of batteries, prolong the total cycle life of batteries, and improve the energy utilization efficiency of photovoltaic power generation system.
【技术实现步骤摘要】
一种改进MPPT方法与蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电系统
本专利技术涉及一种太阳能光伏发电系统，特别是涉及一种改进的最大功率点跟踪方法与蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电系统，属太阳能光伏发电
技术背景光伏发电作为一种重要的分布式电源技术得到了快速发展，独立或并网光伏电站的建设数量和容量不断增加。光伏发电系统一般由太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器及用电负载等部件构成。太阳能电池吸收日照辐射能量，将太阳光能转化成为电能，为系统提供电源，一路通过控制器，用于直流负载；另一路通过控制器与逆变器将光伏方阵输出的直流电转换为交流电给负载供电。由于太阳能电池的I-V与P-V非线性特征，光伏发电系统的输出功率随日照强度和温度变化而不同，相应的最大功率点也不同。日照越强，光伏系统输出的功率越大；太阳能电池本身温度越高，光伏发电系统输出功率越小。在特定日照强度和温度条件下，光伏系统具有唯一的最大输出功率点，而光伏系统只有工作在最大功率点才能使其输出的功率最大。因此，为了最大限度高效利用太阳能发电，必须对光伏方阵的最大功率点实时跟踪，即根据日照强度的变化...
【技术保护点】
1.一种改进MPPT方法与蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电系统，其特征在于，通过如下方法实现：利用太阳能光伏方阵将太阳光能转换为电能，主控制器通过电流采集电路和电压采集电路检测光伏方阵的实时输出功率，然后根据改进MPPT算法调节PWM的占空比D，使光伏方阵工作在最大功率点处；直流电能在主控制器的控制下，经过防反充二极管并通过双向DC／DC转换和输出保护电路给蓄电池组充电；同时，MCU微处理器通过检测回路对电压电流和温度进行实时采样，计算判断光伏方阵MPPT工作状态与蓄电池组充电状态和容量，在蓄电池低容量阶段时，光伏方阵输出电量为蓄电池充电采用恒流与恒压限流充电方式；当...
【技术特征摘要】
1.一种改进MPPT方法与蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电系统，其特征在于，通过如下方法实现：利用太阳能光伏方阵将太阳光能转换为电能，主控制器通过电流采集电路和电压采集电路检测光伏方阵的实时输出功率，然后根据改进MPPT算法调节PWM的占空比D，使光伏方阵工作在最大功率点处；直流电能在主控制器的控制下，经过防反充二极管并通过双向DC／DC转换和输出保护电路给蓄电池组充电；同时，MCU微处理器通过检测回路对电压电流和温度进行实时采样，计算判断光伏方阵MPPT工作状态与蓄电池组充电状态和容量，在蓄电池低容量阶段时，光伏方阵输出电量为蓄电池充电采用恒流与恒压限流充电方式；当蓄电池容量达到75%后，且光伏方阵输出足够电量时，除采用恒压限流充电方式外，还通过提高蓄电池充电接受比增大逐级限流充电电流，提高蓄电池充电速度，实现光伏方阵MPPT方式与蓄电池自平衡快速充电耦合控制；用电时，一路通过控制器，由光伏方阵给直流负载供电，当光伏方阵供电不足时，控制器控制蓄电池组放电，用于直流负载；另一路通过控制器与逆变器将直流电转换成通常频率和电压的交流电，再经交流配电系统和输电线路将交流电送给负载供电；所述的蓄电池自平衡快速充电耦合控制的光伏发电系统装置包括太阳能光伏方阵、控制器、逆变器、储能蓄电池组、方阵支架、交流配电器、输电线缆和用电负载，所述控制器的DC/DC转换电路的直流输入端分别接太阳能光伏方阵的输出端正负极，DC/DC转换电路的直流输出端一路接储能蓄电池和直流负载，另一路接逆变器的输入端；逆变器的输出端接交流负载；所述控制器包括电压、温度采样模块、控制环路、功率驱动模块以及DC/DC转换电路模块；控制环路电路有三个控制环，分别由MCU微处理器发出的三个PWM信号来调节控制，第一路PWM信号控制控制器的最大输出功率跟踪，使太阳能光伏方阵此时输出工作在最大功率点；第二路PWM信号调节控制器对储能蓄电池组的充电状态，使其处于恒流或恒压限流或蓄电池自平衡快速充电耦合控制状态；第三路PWM信号用于储能蓄电池放电控制管理，为储能蓄电池提供欠压保护、过放保护和温度补偿；所述的PWM控制电路的反馈端与所述的太阳能光伏方阵最大功率跟踪器相连，产生的直流/直流转换电路输出最大功率的脉宽调制信号接直流/直流变换电路中的MOSFET开关管VT1控制端；所述的PWM控制电路的反馈端分别与恒压跟踪器和逐级限流与自平衡快充电电流检测跟踪器相连，产生控制所述的DC/DC转换电路输出恒流或恒压限流或快速充电电流的脉宽调制信号接直流/直流转换电路的MOSFET开关管VT2控制端，用于向所述的储能蓄电池组耦合快速充电管理和过压保护；输出保护及驱动电路反馈端与储能蓄电池放电端相连，产生控制所述的直流/直流转换电路输出的放电电流和电压的脉宽调制信号接所述的直流/直流转换电路的MOSFET开关管VT3控制端，用于放电管理单元向储能蓄电池提供欠压保护、过放保护和温度补偿；所述的改进MPPT方法采用基于闭区间套定理的自适应变步长逐步逼近扰动观察法，当外部环境突变时对最大功率点跟踪，同时消除系统在最...
【专利技术属性】
技术研发人员：高林朝，郝庆英，赵严初，贺立三，谢毅，丁鸣，贾兵，胡国华，张强，肖菊，白玉红，
申请(专利权)人：河南省科学院能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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