[发明专利]功率点跟踪

说明书

本申请要求于2010年3月11日提交的第12/722,163号美国专利申请的优先权，该申请的整个公开通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能电池电力系统中的最大功率点跟踪。

背景技术

最大功率点跟踪(MPPT)是这样的技术：改变光伏模块的DC操作点，从而光伏模块能够传输最大可用功率。

附图说明

图1是示出包括MPPT单元的太阳能电力系统的框图。

图2是在图1中示出的MPPT单元中使用的MPP计算和控制处理的流程图。

具体实施方式

最大功率点跟踪器(MPPT)是一种用作用于光伏(PV)模块的最优电力负载的装置。MPPT可以以实现最高可能功率输出的电压来操作模块。PV模块具有动态操作点，其中电池的电流(I)和电压(V)的值实现最大功率输出。因为由于变化的环境温度、云活动等而使得激发模块的太阳辐射度是动态的，所以该点是动态的。PV模块具有电流和电压之间的指数关系，并且最大功率点(MPP)出现在曲线的拐点处。最大功率点跟踪器使用特定类型的控制电路或逻辑来搜索该点并从而允许转换器电路从电池提取可能的最大功率。并网PV逆变器使用MPPT来从PV阵列提取最大功率，将最大功率转换为交流电(AC)并向电网的经营商输出能量。MPPT的优点一般在环境条件(诸如快速移动的云或升高/降低的温度)快速变化期间最大。目前，在市场上几乎所有可用的PV逆变器提供用于PV板连接的嵌入式MPPT的技术方案。由于存在不同的可用的PV板，因此逆变器厂商开发与几乎所有这些板选择兼容的MPPT算法。在实现MPPT中，逆变器搜索电压的范围以寻找实现使板产生最大功率的电压。当逆变器花费时间搜索MPP时，逆变器并没有在MPP操作。然而，如果逆变器不彻底搜索MPP，则逆变器可能不会找到用于使功率最大化的理想操作电压。因此，MPPT算法正在试图不仅寻找最佳MPP还尽量快地找到MPP。

如果逆变器使用已知类型的PV板工作，则可以非常快地优化MPPT算法，以帮助找到最佳MPP。在多数安装中，使用本地传感器测量温度和光照。通过使用板的已知的操作参数结合温度和光照条件，可高精度地估计板的MPP。此外，可在不需要MPPT算法进入开始搜索MPP的搜索模式的情况下进行这些计算。由于PV阵列持续操作，因此传感器将持续收集环境条件数据，从而可在不需要逆变器搜索新MPP的情况下计算新MPP。这不仅导致精确的MPPT方案，而且导致在不需要浪费时间搜索理想条件的情况下找到理想条件的方案。

一种用于优化基于光伏模块的电力系统的最大功率点跟踪效率的方法可包括测量基于光伏模块的电力系统近处的环境温度和光照条件。基于光伏模块的系统可具有一组操作参数。操作参数可包括用于系统中的光伏模块的操作参数。操作参数可包括将最优DC操作电压定义为温度和/或光照的函数的一条或多条曲线。所述方法可包括基于光伏模块的操作参数以及温度和光照条件确定最大功率点。现在能够在不搜索最优功率点的情况下确定MPP。所述方法可包括通过优化DC操作电压来将基于光伏模块的电力系统的DC操作点调节为最大功率点。搜索方法可包括通过数据收集系统收集温度和光照测量数据并将所述温度和光照测量数据发送到电力网络操作中心。所述方法可包括将温度和光照测量数据存储在数据库中。所述方法可包括使用现有环境温度和光照数据库来确定最大功率点。所述方法可包括使用关于模块的一组已知的操作数据来确定最大功率点。

所述方法还可包括在基于光伏模块的电力系统持续操作时通过功率表测量电力系统的操作点，测量基于光伏模块的电力系统的实时温度和光照条件。所述方法可包括使光伏模块的操作参数与温度和光照条件相关，以确定最大功率点。所述方法可包括瞬时将基于光伏模块的电力系统的操作点调节为最大功率点。数据收集系统可包括光伏模块温度传感器。所述系统可包括环境光照传感器。所述系统可包括与传感器连接的远程终端单元，远程终端单元将传感器信号转换为数字数据并将数字数据发送到电力网络操作中心。所述系统可包括与远程终端单元连接的人机接口。