本实用新型专利技术公开了一种光伏电池最大功率跟踪装置，在对光伏电池最大功率跟踪的同时，考虑了光伏电池输出功率过小和过大情况的处理，当输出功率小于等于第一参考功率时，将光伏电池输出电压维持在最低电压；当输出功率大于等于第二参考功率时，将输出电压给定值按一定步长上调。本实用新型专利技术光伏电池可以保证工作在输出功率最大的状态，同时避免了输出电压低于最低电压时无意义的最大功率跟踪，保证了光电池的运行稳定，并能防止光伏电池输出功率超出上限值以损坏设备。本实用新型专利技术光伏电池最大功率跟踪装置可广泛应用于光伏发电装置及光伏并网发电领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种光伏发电装置的应用，尤其是一种光伏电池最大功率跟踪装置。
技术介绍
光伏发电系指太阳光照射到光伏电池上，光伏电池将太阳能光的光能转换成电能再加以应用。通常，光伏电池输出的电能需要后接功率变换器进一步处理后方能供给负载使用。由于光伏电池输出伏安特性呈特殊下降曲线，其输出功率存在最大值，输出功率最大值对应的输出电流和输出电压即是最大功率工作点，如附图说明图1所示，图1中，I、u、p分别为光伏电池的输出电流、输出电压和输出功率，Pmax、I ppT> Umppt分别为光伏电池的最大输出功率、最大功率点对应的输出电流和输出电压。由于光伏电池的光电转换效率太低(实验室条件下最高也未超过30%)，为了使光伏电池输出的电能得到充分的利用，应当使光伏电池工作在最大功率输出状态。为了使光伏电池工作在最大功率输出状态，一般系通过微处理器(DSP、单片机等) 执行最大功率跟踪算法(以下简称MPPT，Maximum Power Point Tracking)，控制功率变换器工作，使光伏电池输出电压等于最大功率点对应的电压来实现的，其基本原理框图如图2 所示。参照图2，光伏发电系统首先检测光伏电池的输出电压U和输出电流I，得到相应的检测信号us、Is。MPPT环节根据检测到的Us、Is信号执行最大功率点跟踪算法，得到最大功率点电压的给定值&。电压检测信号Us作为光伏电池电压控制环节的反馈信号与给定值&比较，其偏差送入电压控制器进行闭环控制运算，运算得到控制量U。。U。作为功率变换器的控制信号，通过控制功率变换器，使光伏电池电压工作在最大功率点工作电压，从而使光伏电池工作在最大功率输出状态。2007年41卷第5期的《电力电子技术》刊登了一篇《几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进》的技术文章，公开了几种现有的MPPT技术方案技术方案1 恒压控制法(Constant Voltage Tracking CVT)。恒压跟踪法的基本原理是当温度一定时，不同光强下光伏电池的最大功率点电压几乎落在同一根垂直线的两侧附近， 则该垂线对应的工作电压可近似认为是光伏电池最大功率点电压。使光伏电池工作在此电压点上，可近似认为光伏电池输出最大功率。如图3所示，图3中，P为光伏电池输出功率， U为光伏电池输出电压。由图3可见，光伏电池的恒压跟踪电压轨迹与实际最大功率点轨迹并不重合，只是一种近似跟踪。技术方案2:扰动观察法(Perturbation & Observation P&0法，也称爬山法)。扰动观察法的基本原理是通过比较采样到的光伏电池本次输出功率和上次输出功率的大小来决定增加或减小光伏电池电压来实现MPPT。扰动观察法跟踪原理如图4所示。参照图4，若光伏电池本次输出功率与上次输出功率之差ΔΡ>0，表明当前电压调整方向代表了功率增大的方向，则下一次应沿着此方向调整光伏电池工作电压；若ΔΡ<0，表明当前电压调整方向代表功率减小的方向，则下一次应沿着此方向的反方向调整光伏电池工作电压。通过不断的比较调整，使光伏电池的输出功率最终趋近于最大输出功率。技术方案3:增量电导法。该方法的基本原理是由图4可知，当dP/dU>0 (即dI/dU>_I/U)时， 当前光伏电池工作点在最大功率点的左侧，此时光伏电池工作电压U的调整方向应当是增加，当dP/dU<0 (即dl/du<-l/u)时，当前光伏电池工作点在最大功率点的右侧，此时光伏电池工作电压U的调整方向为减小。直到调整到dP/dU=0 (即dl/du=-l/u)。但是，现有的三种技术方案都存在着难以克服的缺陷技术方案1，该方案的缺点是只能跟踪光伏电池的固定电压，而在不同光照不同温度时，光伏电池最大功率点的电压实际是变化的。因此该方法并不能真正跟踪光伏电池最大功率，存在功率损失。技术方案2 理论上，该方案是真正的最大功率跟踪方案，当处于稳定状态时，光伏电池的输出功率将在最大功率点附近来回震荡，震荡幅度与电池电压调整幅度有关。电压调整幅度越小，则功率震荡幅度越小，但跟踪速度越慢；电压调整幅度越大，则跟踪速度越快，当功率震荡幅度越大，造成功率损失越大。技术方案3 该方案理论上均有较高的跟踪精度和稳定度，但是该方案涉及到微分(差分)运算和除法运算，由于检测光伏电池电压和电流的传感器精度有限，该方法实际上也存在一定的最大功率跟踪误差，且算法较复杂。现有技术的光伏电池最大功率跟踪方法，均只考虑了如何搜索到光伏电池的最大功率点，未考虑光伏电池在特殊情况下，如输出功率过小或者过大时，如何让光伏发电系统正常可靠工作。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是本技术还提供了一种适用于光伏发电装置的光伏电池的最大功率跟踪装置，所述装置在光伏电池输出功率不足的情况下，使光伏电池工作在规定的某一工作电压，该工作电压系光伏发电装置允许的最低工作电压；当光伏电池输出功率足够时的情况下，光伏发电装置进入最大功率跟踪状态，使光伏电池输出最大功率；若光伏电池输出功率过大，超出光伏发电装置正常工作允许的范围，则将光伏电池的输出功率限制在输出功率上限值，防止损坏光伏发电装置。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是一种光伏电池最大功率跟踪装置，包括光伏电池，所述光伏电池的输出端依次连接有功率变换器及滤波电路，还包括一控制光伏电池最大功率跟踪的微处理器，所述微处理器的输入端连接有分别检测光伏电池输出端电压和电流的电压传感器和电流传感器，所述微处理器的控制端连接有检测滤波电路输出端电压和输出电流的输出电压检测器和输出电流检测器，所述微处理器的输出端连接有一功率驱动器，所述功率驱动器的输出端与功率变换器的控制端连接。进一步作为优选的实施方式，所述微处理器包括一个最大功率跟踪单元，所述最大功率跟踪单元的输出端连接有一个比较器，所述比较器的输入端还连接有电压传感器的输出，所述比较器的输出依次连接有一光伏电池电压控制单元和内环控制单元，所述内环控制单元的控制端连接有输出电压检测器和输出电流检测器的输出信号，所述内环控制单元的输出端与功率驱动器连接。优选的，所述微处理器为单片机或者DSP。本技术的有益效果是本技术通过增加对光伏电池最大功率跟踪的微处理器，在实现光伏电池最大功率跟踪的同时，考虑了光伏电池输出功率过小或过大情况的处理。在光伏电池输出功率过小的情况下，将光伏电池输出电压维持在最低工作电压，避免无意义的最大功率搜索导致的光伏电池电压不稳定；在光伏电池输出功率过大，超出功率上限值时，将光伏电池输出功率稳定在输出功率上限值，实现限功率功能，避免将光伏电池过大的输出功率注入光伏发电装置造成设备损坏。以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明图1是典型光伏电池伏安特性曲线及输出功率曲线；图2是现有技术MPPT控制基本原理框图；图3是恒压跟踪法原理示意图；图4是本技术扰动观察法跟踪原理图；图5是本技术装置MPPT方案的控制框图；图6是本技术MPPT实施原理示意图；图7是本技术最大功率跟踪方法的主流程图；图8是本技术步骤S3的子流程图；图9是本技术步骤S6的子流程图；图10是本技术最大功率跟踪方本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光伏电池最大功率跟踪装置，包括光伏电池（１），所述光伏电池（１）的输出端依次连接有功率变换器（１２）及滤波电路（１３），其特征在于：还包括一控制光伏电池（１）最大功率跟踪的微处理器（４），所述微处理器（４）的输入端连接有分别检测光伏电池（１）输出端电压和电流的电压传感器（２）和电流传感器（３），所述微处理器（４）的控制端连接有检测滤波电路（１３）输出端电压和输出电流的输出电压检测器（１０）和输出电流检测器（１１），所述微处理器（４）的输出端连接有一功率驱动器（９），所述功率驱动器（９）的输出端与功率变换器（１２）的控制端连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华波，王小增，金龙，刘跃子，
申请(专利权)人：广东金华达电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。