[发明专利]光伏阵列最大功率跟踪方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种新型的光伏阵列最大功率跟踪方法及装置。

背景技术

随着能源的消耗，可再生能源受到越来越多的关注。在众多的可再生能源中，光能以其无污染、蕴含量大而越来越多的受到人们青睐。但是光伏阵列输出功率随外部环境及负载的改变而变化，一般情况下利用率不高，需要对其最大功率进行跟踪以提高光伏阵列的利用率。

现有采用闭环方法实现光伏阵列最大功率跟踪的方式有扰动观察法以及电导增量法。这类算法利用在正常光照的条件下，光伏电池的输出P-U特性曲线是一个以最大功率点为极值点的单峰值函数，在最大功率点处有dP/dU＝0，通过自寻优来满足dP/dU＝0。但是当外界环境发生巨变，或者光伏电池被部分遮挡时，上述方法可能产生振荡或者误判，因此不能很好的完成最大功率的跟踪。

因此，需要提出一种新的光伏阵列最大功率跟踪方式，以提高光伏阵列的利用率，加快跟踪光伏电池最大功率的速度，减少在跟踪最大功率点过程中的功率振荡，提高太阳能的利用率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种光伏阵列最大功率跟踪方法及装置，通过相邻工作点与坐标轴构成的三角形与矩形的面积的比值来确定扰动步长变化量，实现快速跟踪光伏阵列最大功率点并可以减少在跟踪最大功率点附近的振荡现象，提高光伏阵列的利用率，降低光伏阵列发电系统的成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种光伏阵列最大功率跟踪方法，包括如下步骤：（1）采集光伏阵列的输出电压及输出电流，获取相应输出功率；（2）根据相邻两工作点的输出功率及输出电压得到相应面积比，进而获取扰动步长变化量；（3）将所述扰动步长变化量与预置的PWM载波信号相比较，产生PWM控制信号；（4）根据所述PWM控制信号，实时调节光伏阵列的输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。

步骤（2）进一步包括：（21）根据所采集的相邻两工作点的输出功率的差值及输出电压的差值获取三角形面积；（22）根据所采集的相邻两工作点的输出电压的差值及相邻两工作点中第一工作点的输出功率获取矩形面积；（23）得到所述三角形面积与矩形面积的比值，进而获取扰动步长变化量。

步骤（23）之后进一步包括：（24）判断相邻两工作点中第二工作点的输出电压是否小于最大功率点的输出电压，若是则扰动步长变化量取正值，否则扰动步长变化量取负值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种光伏阵列最大功率跟踪装置，包括：采样单元、CPU单元、PWM处理器以及电能变换电路；所述采样单元分别与光伏阵列以及所述CPU单元相连，用于采集光伏阵列的输出电压及输出电流，获取相应输出功率；所述CPU单元与所述PWM处理器相连，用于根据相邻两工作点的输出功率及输出电压得到相应面积比，进而获取扰动步长变化量并传输至所述PWM处理器； 所述PWM处理器与所述电能变换电路相连，用于将所述扰动步长变化量与预置的PWM载波信号相比较，产生PWM控制信号；所述电能变换电路与负载相连，用于接收所述PWM控制信号，实时调节光伏阵列的输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。

所述CPU单元进一步包括三角形面积获取模块、矩形面积获取模块以及扰动步长变化量获取模块；所述三角形面积获取模块与所述采样单元相连，用于根据所述采样单元采集的相邻两工作点的输出功率的差值及输出电压的差值获取三角形面积；所述矩形面积获取模块与所述采样单元相连，用于根据所述采样单元采集的相邻两工作点的输出电压的差值及相邻两工作点中第一工作点的输出功率获取矩形面积；所述扰动步长变化量获取模块分别与所述三角形面积获取模块以及矩形面积获取模块相接，用于得到所述三角形面积与矩形面积的比值，进而获取扰动步长变化量。

所述CPU单元进一步包括与所述扰动步长变化量获取模块相连的判断模块，用于判断相邻两工作点中第二工作点的输出电压是否小于最大功率点的输出电压，若是则扰动步长变化量取正值，否则扰动步长变化量取负值。

进一步，所述电能变换电路采用由电容、电阻、电感、电力电子开关组成的Boost升压电路，所述Boost升压电路接收所述PWM控制信号，若PWM控制信号为高电平，则所述电力电子开关导通；若PWM控制信号为低电平，则所述电力电子开关断开，从而实时调节光伏阵列的输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。