[实用新型]基于单变量电流法的光伏发电系统

说明书

技术领域：

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统。 

背景技术：

在光伏发电系统中，由于光伏电池的输出特性受光照强度和环境温度的影响较大，使得光伏发电系统的光电转换效率极低。光伏发电系统中的最大功率点跟踪（Maximal Power Point Tracking，MPPT）技术是通过控制光伏电池板的输出电压或电流，使系统始终工作在最大功率点上，是高效利用太阳能、实现最优输出、提高光伏发电效率的有效途径和关键技术。目前，光伏发电系统的最大功率跟踪控制方法主要有电压反馈法、功率反馈法、扰动观察法、增量电导法、直线近似法、实际测量法等，其中常用的方法是扰动观察法，但扰动观察法是通过不断改变光伏电池板的输出电压和功率来跟踪最大功率点，因此当达到最大功率点附近后，扰动量将会在最大功率点附近不停振荡，这将造成能量损耗而使系统的能量转换效率降低。因此，寻找一种高效、稳定的最大功率跟踪控制方法已成为大中型光伏发电领域亟待解决的重要技术难题。 

发明内容

发明目的： 

本实用新型提供一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其目的是解决以往的发电系统所存在的光电转换效率较低、稳定性较差等问题。 

技术方案： 

基于单变量电流法光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板，光伏电池板与开关电源相连，由电流控制单元连接开关电源，开关电源再与DC/DC功率变换器相连，由输出电压控制单元连接DC/DC功率变换器。 

电流控制单元主要由开关器件Q、二极管D、电容C₁、电容C₂和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C₁的一端相连，电感L的另一端与电容C₂的一端相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端分别连接二极管D的阳极。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型涉及一种基于单变量电流法的光伏发电系统，对该光伏发电系统进行跟踪控制时，该系统可通过控制光伏电池板的输出电流来实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，比控制输出电压更为直接，而且只需要检测出光伏电池板的输出电流一个变量即可，大大简化了最大功率跟踪的控制过程，此外还对占空比的边界范围进行了限定，这种粗调与微调相结合的控制方式加快了最大功率跟踪速度，减少了因环境变化造成的功率损失，大大改善了传统扰动法中扰动量在最大功率点附近左右震荡的问题。 

附图说明

图1为本实用新型光伏发电系统的结构示意图； 

图2为本实用新型电流控制单元硬件电路结构图； 

图3为本实用新型输出功率与占空比的关系曲线； 

图4为本实用新型占空比的边界范围限定示意图； 

图5为本实用新型单变量电流扰动跟踪法的控制流程图； 

图6为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的控制流程图； 

图7-图9为本实用新型单变量二次曲线极值跟踪法的最大功率点跟踪过程示意图。 

附图标记说明： 

1.光伏电池板；2.电流控制单元；3.输出电压控制单元；4.开关电源；5.DC/DC功率变换器；6.P_pv-d_pv关系曲线；7.P_Buck-d_pv关系曲线；8.最大功率点。 

具体实施方式

本实用新型提出了一种基于单变量电流法的光伏发电系统，其特征在于：该系统包括光伏电池板1，光伏电池板1与开关电源4相连，由电流控制单元2连接开关电源4，以实现最大功率跟踪控制；开关电源4再与DC/DC功率变换器5相连，由输出电压控制单元3连接DC/DC功率变换器5，以达到稳定输出电压U₀的目的。 

电流控制单元2主要由开关器件Q、二极管D、电容C₁、电容C₂和电感L构成，二极管D的阴极分别连接开关器件Q和电感L，开关器件Q的另一端与电容C₁的一端相连，电感L的另一端与电容C₂的一端相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端分别连接二极管D的阳极。