[发明专利]用于发电机的最大功率点的跟踪

说明书

技术领域

本发明涉及的是用于从发电机中获得电能的电路、系统和方法。特别的是，本文在此所描述的电路、系统和方法可以用于将从发电机中获得的电能进行最大化。

背景技术

栅格连接的发电系统通常包括两个主要的部分：发电机，其用于产生电能，和转换器，其用于接收电能，控制电能和将电能输入到配电栅格中。发电机包括，举例来说，光伏(PV)电池和风力涡轮机。

发电机可以被配置为：集中式的，单串的，多串的和AC-模块/电池技术。为了提高在不同条件下(例如，对于风力涡轮机来说的，不断变化的风力条件，PV电池的局部遮蔽，或者PV电池之间的错误匹配)的发电机的总效率，对于每一个发电机来说，独立地控制和功率削减都是需要的。这就要求对每一个发电机都使用单独的转换器，即，“微型转换器”。如果在每一个发电机上都独立地执行最大功率点的跟踪(MPPT)，那么每一个发电机的功率削减就都有可能增加。

PV电池的最大功率点的跟踪会发生部分改变，这是由于非线性的电流-电压特征和辐射源的常变特性所导致的。传统的MPPT系统使用的是一种算法，该算法会发现最好的操作点和形成参考信号，或者符合逻辑的和相关的操作人员，并且是以测试和误差为基础的，或者寻找和发现最好的操作点。上述内容都可以在微处理器的软件中执行。这样的方法可能会导致在最佳点附近发生波动，其反过来会对系统的总效率产生影响。而且，测试和误差的方法对于发生快速变化的条件而言会降低效率。所述方法的这一缺点和低速的特征将会在某些情况下发生问题，例如，辐射程度的单调的和快速的增加。

发明内容

本文在此描述的是一种最大功率点的跟踪方法，该方法包括：(i)在第一瞬间及时地对发电机的瞬间输出电压和电流进行采样和在第二瞬间及时地获得第一和第二功率样本，其中在第一瞬间的及时的瞬间电压和电流总是大于第二瞬间的及时的瞬间电压和电流，或者反之亦然；(ii)从第一和第二功率样本的差值中形成参考电压或电流的信号；(iii)将参考电压或者电流与瞬间的发电机的电压或者电流进行对比，并形成至少一个门控信号；而且(iv)重复进行(i)到(iii)以便将第一和第二功率样本的差值降到最低；其中门控信号对发电机的输出电压和电流的数量级产生影响；其中在差值信号达到最小值时可以跟踪到最大功率点。在一个实施方案中，从第一和第二功率样本的差值中产生参考电压或者电流信号可以包括使用比例积分(PI)控制器。

该方法可以包括为一定范围内的最大功率点扫描发电机的输出电压，确定总的最大功率点，和为最大功率点的跟踪设定起始点，尽可能地接近总的最大功率点。

同样地，本文在此描述的是一种最大功率点的跟踪器，该跟踪器包括：(i)采样装置，其在第一瞬间及时地对发电机的瞬间输出电压和电流进行采样和在第二瞬间及时地获得第一和第二功率样本，其中在第一瞬间的及时的瞬间电压和电流总是大于第二瞬间的及时的瞬间电压和电流，或者反之亦然；(ii)减法器，其减掉第一和第二功率样本，以便形成差值信号；(iii)装置，该装置用于从差值信号中产生参考的电压或者电流信号；和(iv)装置，该装置用于通过将参考电压或者电流与瞬间的发电机的电压或者电流进行对比，其中门控信号使得第一和第二功率样本的差值降到最小；其中在差值信号达到最小值时可以跟踪到最大功率点。在一个实施方案中，产生参考电压或电流信号的装置可以包括比例积分(PI)控制器。

在一个实施方案中，最大功率点的跟踪器可以包括这样的装置，该装置为一定范围内的最大功率点扫描发电机的输出电压，确定总的最大功率点，和为最大功率点的跟踪设定起始点，尽可能地接近总的最大功率点。

同样地，本文在此描述的是一种适用于发电机的微型转换器，该微型转换器包括上文中所描述的最大功率点的跟踪器和功率变换器。功率变换器可以包括DC-DC变换器和DC-AC转换器。功率变换器也可以从发电机的输出中产生正弦输出电流。

同样地，本文在此描述的是一种发电系统，该发电系统包括如同上文中所描述的微型转换器和至少一台发电机。

在本文所描述的方法，电路和系统中，发电机可以光伏电池，风力涡轮机或者是燃料电池。

附图说明

对了更好地理解本发明，和更加清楚地展示出本发明是如何进行实践的，下面将结合对应的附图并仅仅是出于可以效仿的目的来对各种不同的实施方案进行描述和说明，其中：

附图1(a)和附图1(b)是微型转换器系统的概括式的结构图。