[发明专利]光伏组件的最大功率点跟踪控制器及光伏组件系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及光伏组件的最大功率点跟踪控制器及使用该控制器的光伏组件系统。

背景技术

在光伏组件中，由于环境条件（辐射强度、组件温度、环境温度、阴影遮挡、热斑等）的变化，光伏组件的工作状态也在随时变化，要想取得阵列或组件对负载的最大功率输出，必须对光伏组件进行实时状态条件下的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)。

MPPT控制的实质上是一个动态寻优过程，通过对光伏组件当前输出电压与电流的检测，得到光伏组件的当前输出功率，将其与前一时刻功率相比较，然后根据比较结果，改变工作点，使其向最大功率点不断靠近，如此反复，直至达到最大功率点附近的一个极小区域内。

目前，MPPT技术在光伏组件中已得到广泛应用。MPPT控制系统主要有软件控制和由升压 (Boost)或降压（Buck）电路组成的直流-直流（DC-DC）变换电路两部分组成。其中软件控制对MPPT有至关重要的作用。

目前的MPPT控制方式有多种，但基本控制方式主要有定电压跟踪法(CVT，Constant voltage Tracking)，扰动观测法(P&O，Perturbation and observation method)，电导增量法(Incremental conductance method)，其他的控制方式都是在以上三种控制方式的基础上作了适当的改进。

定电压跟踪法是利用光伏组件输出最大功率时的工作电压Um与开路电压Uoc存在近似的比例关系这一特性进行控制的一种最大功率点跟踪控制方法。这种办法简单易行，但对温度变化而导致功率浮动不能有效应对。因此只能粗略地跟踪，较少被采用。定电压跟踪法的控制方法如下：

令Um=a*Uoc（a=0.70--0.83），

若U<Um  实际工作点在最大功率点左侧，

若U=Um  实际工作点在最大功率点，

若U>Um  实际工作点在最大功率点右侧。

扰动观察法是通过不断调节MPPT电路的工作状态来比较电路调整前后光伏组件输出功率和输出电压的变化情况，再根据变化情况调整MPPT电路的工作，最后使光伏组件工作在最大功率点附近，MPPT电路在每个控制周期用较小的步长改变光伏组件的输出电压或电流，可以是增加也可以是减小，然后，通过比较该周期前后光伏组件的输出功率，如果输出功率增加，那么按照上一周期的方向继续改变；如果检测到输出功率减小，则 向相反的方向改变。这样，光伏阵列的实际工作点就能逐渐接近当前最大功率点，最终在其附近的一个较小范围往复达到稳态。扰动观察法的控制方法如下：

若dP/dU< 0 实际工作点在最大功率点右侧

若dP/dU= 0  实际工作点在最大功率点

若dP/dU> 0  实际工作点在最大功率点左侧

电导增量法是对扰动观察法的改进。其控制思想与扰动观察法类似，也是利用dP/dU的方向进行最大功率点跟踪控制，只是光伏器件工作在最大功率点时控制有所不同。

可以看出，以上方法的控制思想均基于以下条件：

1、I-U曲线的形态在最大功率点偏移时并无变化；

2、I-U曲线仅存在一个极值点，且为最大功率点；

事实上，光伏组件在受到遮挡或因某种原因产生热斑效应时。其曲线形态可能发生较大的变化，曲线可能产生两个或两个以上的极值点，在这种情况下，用以上的跟踪方法，就不能完成对最大功率点跟踪，只能跟踪靠近系统状态变化前最大功率点的那个极值点，而这个极值点在具有多极值点的I-U曲线上并不一定是最大功率点，从而使以上跟踪方法可能失效。  

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏组件的最大功率点跟踪控制器，使得最大功率点跟踪准确。

为实现以上发明目的，本发明采用如下技术方案：一种光伏组件的最大功率点跟踪控制器，包括用以电压信号与电流信号采集的信号采集部分、用以将模拟信号转成数字信号的ADC转换器、MCU单片机、开关管及DC-DC网路。

作为本发明的方法进一步改进，所述信号采集部分包括用以采集电压信号的分压电阻。

作为本发明的方法进一步改进，所述信号采集部分包括电流信号的霍尔电流传感器。

本发明的目的在于提供一种具有最大功率点跟踪控制器的光伏组件系统，使得光伏组件可以工作在最大功率点。