光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf

上传人:1*** 文档编号:6178376 上传时间:2019-05-17 格式:PDF 页数:13 大小:928.35KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410033831.9

申请日:

2014.01.24

公开号:

CN103744469A

公开日:

2014.04.23

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05F 1/67申请日:20140124|||公开

IPC分类号:

G05F1/67

主分类号:

G05F1/67

申请人:

四川英杰电气股份有限公司

发明人:

刘天羽; 康智斌

地址:

618000 四川省德阳市金沙江西路686号

优先权:

专利代理机构:

四川力久律师事务所 51221

代理人:

王芸;高小敏

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,在扫描步骤中粗扫描和细扫描穿插进行,粗扫描确定波峰所在的局部区域,细扫描确定波峰所在局部区域内的局部最大功率点,最后从各个局部最大功率点中找出整个P-V曲线的最大功率点,实现最大功率点追踪。扫描步骤之前还包括扫描初始化步骤,在扫描初始化步骤中确定扫描范围、已知区域、最低功率判断点和扫描方向。本发明方法通过扫描范围、已知区域和最低功率判断点的设定,极大的减少了扫描时间,通过扫描方向的设定减小了扫描造成的电压过大波动;经过粗扫描和细扫描准确实现最大功率点追踪,且粗扫描与细扫描的穿插进行也减小了电压波动。

权利要求书

权利要求书
1.  一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,包括扫描步骤,其特征在于,所述扫描步骤为:
按照粗扫描步长进行粗扫描,确定相邻两个等功率点之间是否存在波峰,如果存在,则在该相邻两个等功率点之间的局部区域内按照细扫描步长进行细扫描,标记出该局部区域内的局部最大功率点,然后继续按照前述的粗扫描步长进行粗扫描确定下一个局部最大功率点;经过粗扫描和细扫描穿插进行,标记出扫描范围内所有的波峰所在局部区域内的局部最大功率点;最后根据各个局部区域内的局部最大功率点找出整个扫描范围内的最大功率点;所述等功率点为扫描范围内等功率直线与P-V曲线的交点,所述等功率直线由功率值小于当前MPPT的功率且两者相差设定值的功率点组成。

2.  根据权利要求1所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,在扫描步骤之前还包括扫描初始化步骤:根据逆变器的开路电压确定扫描范围的最高电压和最低电压,并判断当前MPPT的电压分别与最高电压的差值和最低电压的差值,如果当前MPPT的电压与最高电压的差值大于当前MPPT的电压与最低电压的差值,则扫描步骤中从低电压向高电压方向扫描,否则从高电压向低电压方向扫描。

3.  根据权利要求2所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,所述扫描范围为光伏逆变器的开路电压的60%~90%,开路电压的60%为扫描范围的最低电压,开路电压的90%为扫描范围的最高电压。

4.  根据权利要求2所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,所述扫描初始化步骤中,还包括步骤:根据当前MPPT的电压,标记与当前MPPT的电压相差设定电压值的电压区域为局部非扫描区域。

5.  根据权利要求1所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,所述扫描步骤中,在进行粗扫描时,按照粗扫描步长每移动一步,记录一次P-V曲线中相应点的电压和功率,并标记P-V曲线与等功率直线的交点为等功率点,每标记出一个等功率点,则根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波峰,如果存在则在该两个等功率点之间的局部区域内进行细扫描,否则继续进行粗扫描。

6.  根据权利要求5所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,所述根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波峰的方法是:从低电压向高电压方向扫描,如果前一个等功率点的导数为正,当前等功率点的导数为负,则该相邻两个等功率点之间存在波峰;从高电压向低电压方向扫描,如果前一个等功率点的导数为负,当前等功率点的导数为正,则该相邻两个等功率点之间存在波峰。

7.  根据权利要求2至6之一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤,所述扫描触发判断方法为:每隔一个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测,在一个环境温度判断周期内,如果环境温度上升或下降超过设定温度波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。

8.  根据权利要求2至6之一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤,所述扫描触发判断方法为:每隔一个功率电流判断周期进行一次输出功率和输出电流波动检测,在一个功率电流判断周期内,如果逆变器的输出功率上升或下降超过设定的功率波动值,且输出电流也上升或下降超过设定的电流波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。

9.  根据权利要求2至6之一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,其特征在于,在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤,所述扫描触发判断方法为:判断逆变器中电池板阵列之间的温度差,如果相邻两个电池板阵列之间的温度差超过设定的温度值,且相邻两次扫描触发条件不同,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。

说明书

说明书光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法
  
    技术领域
本发明涉及光伏逆变器技术领域,特别涉及一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法。
背景技术
由于光伏逆变器中的太阳能电池板存在如图1(a)所示的I-V(电流-电压)曲线特性,导致其P-V(功率-电压)输出特性曲线呈上凸抛物线状,如图1(b)所示。根据P-V曲线的特性,光伏逆变器需要不断调节自身的直流参考电压,使输出功率稳定在P-V曲线的顶端,即最大功率点(MPP)处,才能保证其具有较高的逆变效率。通过调节直流参考电压来获得更多输出功率的方法即称为最大功率点追踪(MPPT)。
由于单块的太阳能电池板的功率过小且输出电压只有几十伏,而光伏逆变器往往都是以千瓦为单位的输出功率,并网电压也远高于单块电池板的输出电压,因此,在实际应用中,电池板都以组串的方式提供直流。在电池板形成组串阵列的模式下,如果在正常发电期间,电池板阵列存在局部阴影遮挡(如云朵、灰尘)、电池板参数不一致、电池板彼此温升不同等情况,则会造成电池板的P-V曲线不重合叠加,从而导致电池板组串的整体P-V曲线呈现多峰值的形态,如图2所示。
传统的MPPT,是通过不断的比较前后点的电压与功率,来渐渐向最优的方向靠近,直至稳定在一个峰值点处。但是,在出现多峰值的P-V曲线情况下,传统的MPPT只会从开路电压处(即P-V曲线的最右端)开始寻找,在找到第一个峰值点(图2中的D点)后,便不再继续寻找,而是稳定在D点,从而未能找到真正的最高功率点(真正的最高功率点在C点),造成一定的发电损失。
为了解决传统的MPPT面对多峰值情况时不能准确找到最高功率点的问题,有人提出了先进行P-V曲线全面扫描,分析出各个峰值点位置,再进行常规最大功率点追踪。该方法虽然能够准确的找出最高功率点,但是仍然存在三个缺陷:1)对P-V曲线进行全面扫描,必然会使得直流参考电压从MPPT电压范围的最高点降低到最低点,导致输出功率呈现较大波动;2)为了保证扫描的准确性,扫描步长需设置得较小,则会造成扫描时间较长,如果增大扫描步长,又容易出现跨越波峰的现象,造成扫描不准确;3)扫描触发多采用定时扫描,扫描频率设置难度较大,如果扫描太频繁会造成功率浪费,扫描的次数太少又可能导致不能准确追踪到最大功率点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中全面扫描所存在的最大功率点追踪不准确、扫描时间长的不足,提供一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,在保障准确追踪最大功率点的情况下,避免电压波动大,减少扫描时间。本发明的进一步目的是在合理的扫描触发方式下进行扫描,准确追踪最大功率点。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,包括扫描步骤,所述扫描步骤为:
按照粗扫描步长进行粗扫描,确定相邻两个等功率点之间是否存在波峰,如果存在,则在该相邻两个等功率点之间的局部区域内按照细扫描步长进行细扫描,标记出该局部区域内的局部最大功率点,然后继续按照前述的粗扫描步长进行粗扫描确定下一个局部最大功率点;经过粗扫描和细扫描穿插进行,标记出扫描范围内所有的波峰所在局部区域内的局部最大功率点;最后根据各个局部区域内的局部最大功率点找出整个扫描范围内的最大功率点;所述等功率点为扫描范围内等功率直线与P-V曲线的交点,所述等功率直线由功率值小于当前MPPT的功率且两者相差设定值的功率点组成。
优选的,上述方法中,在扫描步骤之前还包括扫描初始化步骤:根据逆变器的开路电压确定扫描范围的最高电压和最低电压,并判断当前MPPT的电压分别与最高电压和最低电压的差值,如果当前MPPT的电压与最高电压的差值大于当前MPPT的电压与最低电压的差值,则扫描步骤中从低电压向高电压方向扫描,否则从高电压向低电压方向扫描。设定扫描方向的目的是为了从电压差值较低一端开始扫描,以降低扫描时的电压波动。
优选的,上述方法中,所述扫描范围为光伏逆变器的开路电压的60%~90%,开路电压的60%为扫描范围的最低电压,开路电压的90%为扫描范围的最高电压。以开路电压的60%~90%为扫描范围,避免了对整个电压范围进行扫描,极大的减少了扫描时间。
优选的,上述方法中,在扫描初始化步骤中,还包括步骤:根据当前MPPT的电压,标记与当前MPPT的电压相差设定电压值的电压区域为局部非扫描区域。由于在局部非扫描区域内的波峰已知,不具有扫描意义,因此在扫描范围内进行扫描时,针对局部非扫描区域不进行扫描,以进一步减少扫描时间。
进一步的,上述方法中,在扫描步骤中,在进行粗扫描时,按照粗扫描步长每移动一步,记录一次P-V曲线中相应点的电压和功率,并标记P-V曲线与等功率直线的交点为等功率点,每标记出一个等功率点,则根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波峰,如果存在则在该两个等功率点之间的局部区域内进行细扫描,否则继续进行粗扫描。
进一步的,上述方法中,所述根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波峰的方法是:从低电压向高电压方向扫描,如果前一个等功率点的导数为正,当前等功率点的导数为负,则该相邻两个等功率点之间存在波峰;从高电压向低电压方向扫描,如果前一个等功率点的导数为负,当前等功率点的导数为正,则该相邻两个等功率点之间存在波峰。
优选的,上述步骤中,在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤,所述扫描触发判断方法为:每隔一个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测,在一个环境温度判断周期内,如果环境温度上升或下降超过设定温度波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。
作为另一种实施方式,所述扫描触发判断方法为:每隔一个功率电流判断周期进行一次输出功率和输出电流波动检测,在一个功率电流判断周期内,如果逆变器的输出功率上升或下降超过设定的功率波动值,且输出电流也上升或下降超过设定的电流波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。
作为另一种实施方式,所述扫描触发判断方法为:判断逆变器中电池板阵列之间的温度差,如果相邻两个电池板阵列之间的温度差超过设定的温度值,且相邻两次扫描触发判断条件不同,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法包括扫描初始化步骤和扫描步骤,在扫描初始化步骤中,通过扫描范围、已知区域、最低功率判断点和扫描方向的设定,极大的减少了扫描时间,提高扫描效率。在扫描步骤中包括粗扫描阶段和细扫描阶段,粗扫描阶段确定局部区域是否存在波峰,细扫描阶段确定存在波峰的局部区域内的局部最大功率点,最后从各个局部区域内的局部最大功率点中找出整个P-V曲线的最大功率点,实现最高功率点追踪,有效的解决传统MPPT在多峰情况下可能寻找不到GMPP的缺点;且粗扫描和细扫描穿插进行,局部区域细扫描结束后返回继续进行粗扫描,避免电压波动过大。
此外,本发明方法采用三种扫描触发判断方式进行扫描触发判断,在满足触发条件时才触发扫描,避免了传统定时扫描带来的弊端,减小了扫描本身带来的扰动,缩短了扫描时间,提升了扫描的效率,间接的提升了光伏逆变器的工作效率。
附图说明:
图1(a)为光伏逆变器中单块电池板的电流-电压曲线图;图1(b)为光伏逆变器中单块电池板的功率-电压曲线图。
图2为光伏逆变器中电池板组串的功率-电压曲线图。
图3为本发明最大功率点追踪方法的流程图。
图4为应用本发明方法进行最大功率点追踪过程中多峰扫描示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
参考图3、图4,图4中的LMPP(Local Maximum Power Point) 为局部最大功率点,表示功率曲线中局部区域极大值所在位置点,局部区域极大值即指该局部区域中的功率最大值;GMPP(Global Maximum Power Point)为全局最大功率点,表示整个功率曲线中,最大的极大值所在的位置点。
 本发明光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法,包括扫描初始化步骤和扫描步骤,其中扫描步骤又包括粗扫描步骤和细扫描步骤。参考图3,具体的,本发明方法包括以下步骤:
 S1:多峰扫描被触发的情况下,判断是否已经进行扫描初始化,如果没有则进入S2,进行扫描初始化过程;如果是则进入S3,进入扫描阶段。
S2:进行扫描初始化,初始化过程包括以下步骤:
S21:记录当前MPPT的电压U和功率,并根据当前MPPT的功率值确定最低功率判断点,在扫描阶段,功率低于最低功率判断点的区域不进行细扫描。同时,标记与当前MPPT的电压相差电压U0的电压区域为已知区域,即区域[U-U0,U+U0]标记为已知区域,所谓已知区域即是指该区域内的波峰已知(逆变器原本运行在这个地方),因此不需要对该区域进行扫描,故又可称为局部非扫描区域。
参考图4,两个波峰之间存在一个最小电压距离(取决于电池板数量及物理特性因数),在这个电压距离长度内不可能出现两个波峰。因此标记已知区域,扫描时可跳过已知区域扫描(即不对已知区域进行扫描),以减少扫描时间。例如,假设图4中B点所在位置为540V,C点所在位置为650V,当前MPPT处于C点波峰位置,电压U0取值为20V,那么已知区域为630V~670V,扫描时不需要对630V~670V区域内进行扫描。
S22:根据开路电压确定扫描范围的最高电压和最低电压,并判断当前MPPT的电压分别与最高电压的差值和最低电压的差值,定义最高电压与当前MPPT的电压的差值为U1,定义当前MPPT的电压与最低电压的差值为U2,如果U1≤U2,则进入S23;否则进入S24。
P-V曲线呈现多峰值状态普遍出现于阳光比较充足的时间段(即排除了清晨和旁晚),而在阳光比较充足的时间段内,电池板的开路电压是比较确定的、稳定的数值。根据多峰P-V曲线的特性,GMPP通常位于开路电压的60%~90%之间位置,因此,在开路电压的60%~90%的范围内扫描可以减少大量扫描时间,故将开路电压的60%~90%的范围确定为扫描范围,开路电压的60%即为扫描范围的最低电压,开路电压的90%即为扫描范围的最高电压。例如,电池板开路电压为800V,那么扫描范围为480V~720V,即是说在该电压范围内,会进行一次电压从低到高或者从高到低的扫描,若从左往右(即电压从低到高)扫描,720V就是结束位置,若从右往左(即电压从高到低),480V就是结束位置。假设当前MPPT的电压为650V,由于650V-480V>720V-650V,则多峰扫描从右往左开始,480V就是扫描结束位置。从650V移动到720V的电压跨距只有70V,而从650V移动到480V的电压跨距有170V,为了尽可能的减小电压的波动,因此选取从右往左扫描。
S23:在扫描阶段从右往左扫描(即从高电压向低电压方向扫描),扫描之前,首先判断最高电压位置是否属于已知区域,如果属于则扫描起始点为当前MPPT所处电压位置点,即是说从当前MPPT所处电压位置开始扫描;如果不属于则扫描起始点为最高电压位置。然后进入扫描阶段。
S24:在扫描阶段从左往右扫描(即从低电压向高电压方向扫描),扫描之前,首先判断最低电压位置是否属于已知区域,如果属于则扫描起始点为当前MPPT所处电压位置点,如果不属于则从最低电压位置开始扫描。然后进入扫描阶段。
在步骤S23和S24中,确定了扫描方向后进一步确定扫描起始点,如前所述,在当前MPPT所处电压位置的已知区域内不需要进行扫描,因此判断最高电压和最低电压是否在已知区域,如果在已知区域就不从最高电压/最低电压开始扫描,进一步减少扫描时间。
 S3:在进行多峰扫描之前,首先判断当前是否扫描完毕,如果扫描完毕,则进入S4,进入信息统计阶段;如果没有扫描完毕,则继续进行扫描。扫描过程包括粗扫描和细扫描,具体的:
粗扫描阶段下,按照粗扫描步长(粗扫描步长即是指较大步长,例如20V一步)进行扫描移动,并记录每一步扫描的电压与功率信息。在粗扫描过程中,每移动一次,首先判断下一次移动是否会超过扫描范围的结束位置,如果会超过结束位置,则停止下一次扫描,进入信息统计阶段;如果不会超过结束位置则继续移动。判断下一次移动是否会超过扫描范围的结束位置的方法是,判断结束位置与当前位置的距离是否小于粗扫描步长,如果距离小于粗扫描步长则下一次移动会超过结束位置。同时在扫描移动过程中,判断最低功率判断点是否位于前后两次移动的功率之间,如果最低功率判断点处于前后两次移动的功率之间,则标记一个等功率点,以前后两步电压平均值为等功率点的电压。根据等功率点的导数和扫描方向确定每两个等功率点之间是波峰还是波谷。以扫描方向为从左向右扫描为例,前一个等功率点的导数为正,后一个等功率点的导数为负,那么该相邻两个等功率点之间是波峰;反之,前一个等功率点的导数为负,后一个等功率点的导数为正,那么该相邻两个等功率点之间是波谷。如果当前等功率点与前一个等功率点之间是波峰,则以本次等功率点为细扫描区域的结尾点,前一个等功率点为细扫描区域的起始点,进入细扫描阶段。如果当前等功率点与前一个等功率点之间是波谷,则不进行细扫描,以此进一步减少扫描时间。
需要说明的是,粗扫描步长的设定相当重要,如果设置得太小会导致扫描时间过过长,如果设置得太大则会导致两个等功率点之间存在多个波峰和波谷,进而导致MPPT追踪位置不准确。粗扫描步长的设定与电池板的物理参数有关,通过仿真得到P-V曲线,以得到合适的粗扫描步长,在保障扫描时间不至于过长的同时保障两个等功率点之间仅存在一个波峰或波谷。
参考图4,假设当前P-V曲线中A点功率为60W,B点为140W,C点为100W,且光伏逆变器目前正运行于C点处。若此时多峰触发判断发出扫描申请,要求逆变器进行多峰扫描,为了避免不必要的判断,提高扫描效率,逆变器根据当前的功率(100W),往下划出一条等功率直线(例如取80W),该等功率直线的功率为最低功率判断点(80W即为最低功率判断点),等功率直线以下区域(即功率低于最低功率判断点的区域)则不进行细扫描,因为等功率直线以下区域的功率一定很低,就算有波峰存在也没任何意义,如A点,没有细扫描的意义。因此设置最低功率判断点,避免过多的扫描时间。
参考图4,在粗扫描的过程中,必然会有两个扫描采样点分别位于等功率直线的上下两侧,则该两个扫描采样点之间(包括该两个扫描采样点)必然存在一个点,其功率等于等功率直线的功率,该点定义为等功率点,即是说等功率直线与P-V曲线的交点定义为等功率点,取等功率点的电压为等功率直线上下两侧的两个扫描采样点电压的平均值。如图4所示,两个扫描采样点的电压分别为480V和500V(粗扫描步长为20V),该两个扫描采样点之间存在一个等功率点(图中所示1号等功率点)。由于P-V曲线中不存在直线段,因此任意两个等功率点之间必定存在一个波峰或者波谷,根据等功率点处的导数和扫描方向则可以判断两个等功率点之间是波峰还是波谷。
细扫描阶段下,按照细扫描步长(即较小步长,如10V一步)进行扫描移动,并记录每一步的电压与功率信息。在一个细扫描区域内,当扫描到功率最高点时,进行一次LMPP标记,然后退出细扫描,回到粗扫描阶段最后一步的位置,继续进行粗扫描。粗扫描是找出波峰所在局部区域,细扫描则是在该局部区域内找出波峰所在的功率点。如图4所示,例如从右向左进行粗扫描,当扫描到3号功率点时,已找出3号和4号两个等功率点,那么判断该两个等功率点之间存在波峰还是波谷;经判断该两个等功率点之间存在波峰,则此时立刻从当前位置(3号等功率点)退回至4号等功率点,向左进行细扫描;当探明波峰C后又立刻回到当前位置,继续向左进行粗扫描。如果先进行粗扫描,粗扫描结束后再进行细扫描,那么会导致电压波动过大。本发明方法中,粗扫描与细扫描穿插进行,粗扫描过程中如果扫描到某个局部区域存在波峰,则进入细扫描阶段,找出该区域的最高功率点,该局部区域细扫描结束后再返回继续进行粗扫描,以此避免电压波动过大。
S4:信息统计阶段下,比较标记的所有的LMPP点,得出所有的LMPP点中功率最大的GMPP所在位置,即完成得多峰值的最大功率点追踪。
采用定时扫描触发方式,找到合适的触发频率,经过上述多峰值的最大功率点追踪方法也可以较为准确的、较快的找出最大功率点。但是扫描频率设置难度较大,如果扫描太频繁会造成功率浪费,扫描的次数太少又可能导致不能准确追踪到最大功率点。此外,导致多峰P-V曲线的出现的根本原因有三种:电池板彼此之间接收的光照强度不一致(阴影、灰尘问题);电池板组串之间存在一定的温度差(由多种因素引起,光照强度不一致也会引起温度差);电池板彼此之间的物理参数不一致(电池板类型不同导致)。由于导致电池板之间接收到的光强度不一致的原因复杂多变),且温度差出现的某些原因也近似随机(热斑效应等),因此,以定时扫描触发方式来解决一个随机情况有些不合理。
因此,本实施例中提供了一种更为科学的扫描触发判断方式,具体的,包括步骤:
(1)判断当前时间是否处于允许进行多峰扫描的时间段,如果允许,则进入步骤(2),如果不允许,则拒绝多峰扫描触发。即是说,判断逆变器当前是否已经处于多峰扫描期间,如果逆变器当前处于多峰扫描期间,则停止扫描触发判断,只有在逆变器处于稳定运行期间才进行触发扫描判断。
(2)每隔一个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测,在一个环境温度判断周期内,如果环境温度上升或下降超过设定温度波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。申请多峰扫描完毕后,以此时刻的时间为的起始时间,以此时刻的环境温度为起始温度,进入下一个环境温度判断周期。例如设定环境温度判断周期为30分钟,环境温度的波动值设定为3℃。以逆变器开始运行时的时间为起始时间(第0分钟),以起始时间时刻的环境温度为起始温度T0,假设T0=25℃。则在第0分钟到第29分59秒之间,如果环境温度超过28℃(T0+波动值)或者低于22℃(T0-波动值),则申请一次多峰扫描触发。如果在第0分钟到第29分59秒之间,环境温度没有超过28℃和低于22℃,则当计时满30分钟时,以此时的时间为新的起始时间,以此时刻的环境温度为起始温度,进入新的一轮周期。
每隔一个功率电流判断周期进行一次输出功率和输出电流波动检测,在一个功率电流判断周期内,如果输出功率上升或下降超过设定的功率波动值,且输出电流也上升或下降超过设定的电流波动值,则触发一次多峰扫描,否则不触发扫描。申请多峰扫描完毕后,以此时刻的时间为的起始时间,以此时刻的输出电流为起始电流,此时刻的输出功率为起始功率,进入下一个功率电流判断周期。
判断电池板阵列之间的温度差,如果相邻两个电池板阵列之间存在温度差且温度差超过设定的温度值,且相邻两次触发判断条件相同,即相邻两次触发条件为同一组电池板阵列间的温度差超过设定的温度值,则不触发多峰扫描;如果相邻两次触发判断条件不同,则触发一次多峰扫描。例如电池板组串有4个并联的电池板阵列,每个电池板阵列只随机采样其中一个电池板的温度,则4个并联的电池板阵列存在四个温度信息T1、T2、T3、T4。取触发扫描的温度差为10℃(该值的设定,取决于电池板阵列状况)。如果相邻两个电池板阵列之间存在温度差,且温度差超过设定的温度差值,如T2为60℃,T3为75摄氏度,且上一次触发是因为T2和T3之间相差10℃以上,则本次多峰扫描触发无效(因为两次触发原因相同,都是因为T2和T3(同一组电池板阵列)之间的温度差超过10℃)。如果,上一次触发是因为T1与T2、T2与T3之间都相差10℃以上,本次是因为T2和T3相差15℃,则本次触发有效。
需要说明的是,上述步骤(2)中给出的三种扫描触发判断之间是“或”的关系,满足其中任一个触发条件则触发多峰扫描。
    如前所述,导致电池板组串的整体P-V曲线呈现多峰值的形态的主要原因在于电池板之间的光照强度不一致、存在温度差,而导致光照强度不一致、存在温度差的因素都是随机的,因此P-V曲线呈现多峰值现象不是必然发生的。如果当日没有出现多峰值现象或者仅出现少量次数多峰值现象,如果采用定时扫描,一天之内至少存在数次多峰扫描,耗费扫描时间,导致逆变器不能尽可能多的输出能量,而且定时扫描也可能出现应当扫描而未扫描的情况,失去扫描的意义。而采用触发扫描方式,当满足扫描触发条件时才进行多峰扫描,避免了不必要的扫描时间耗费,减少了扫描时间。同时,触发扫描也避免了应当扫描而未扫描的情况发生。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf_第1页
第1页 / 共13页
光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf_第2页
第2页 / 共13页
光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf_第3页
第3页 / 共13页
点击查看更多>>
资源描述

《光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法.pdf(13页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103744469 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103744469 A (21)申请号 201410033831.9 (22)申请日 2014.01.24 G05F 1/67(2006.01) (71)申请人 四川英杰电气股份有限公司 地址 618000 四川省德阳市金沙江西路 686 号 (72)发明人 刘天羽 康智斌 (74)专利代理机构 四川力久律师事务所 51221 代理人 王芸 高小敏 (54) 发明名称 光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法 (57) 摘要 本发明公开了一种光伏逆变器的多峰值最大 功率点追踪方法, 在扫描步骤中粗扫描。

2、和细扫描 穿插进行, 粗扫描确定波峰所在的局部区域, 细扫 描确定波峰所在局部区域内的局部最大功率点, 最后从各个局部最大功率点中找出整个 P-V 曲线 的最大功率点, 实现最大功率点追踪。 扫描步骤之 前还包括扫描初始化步骤, 在扫描初始化步骤中 确定扫描范围、 已知区域、 最低功率判断点和扫描 方向。本发明方法通过扫描范围、 已知区域和最 低功率判断点的设定, 极大的减少了扫描时间, 通 过扫描方向的设定减小了扫描造成的电压过大波 动 ; 经过粗扫描和细扫描准确实现最大功率点追 踪, 且粗扫描与细扫描的穿插进行也减小了电压 波动。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页。

3、 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103744469 A CN 103744469 A 1/2 页 2 1. 一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 包括扫描步骤, 其特征在于, 所述扫 描步骤为 : 按照粗扫描步长进行粗扫描, 确定相邻两个等功率点之间是否存在波峰, 如果存在, 则 在该相邻两个等功率点之间的局部区域内按照细扫描步长进行细扫描, 标记出该局部区域 内的局部最大功率点, 然后继续按照前述的粗扫描步长进行粗扫描确定下一个局部最大功 率点 ; 经过粗扫描和细扫描穿插进行, 。

4、标记出扫描范围内所有的波峰所在局部区域内的局 部最大功率点 ; 最后根据各个局部区域内的局部最大功率点找出整个扫描范围内的最大功 率点 ; 所述等功率点为扫描范围内等功率直线与 P-V 曲线的交点, 所述等功率直线由功率 值小于当前 MPPT 的功率且两者相差设定值的功率点组成。 2. 根据权利要求 1 所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征在于, 在 扫描步骤之前还包括扫描初始化步骤 : 根据逆变器的开路电压确定扫描范围的最高电压 和最低电压, 并判断当前 MPPT 的电压分别与最高电压的差值和最低电压的差值, 如果当前 MPPT 的电压与最高电压的差值大于当前 MPPT 的电。

5、压与最低电压的差值, 则扫描步骤中从 低电压向高电压方向扫描, 否则从高电压向低电压方向扫描。 3. 根据权利要求 2 所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征在于, 所 述扫描范围为光伏逆变器的开路电压的 60% 90%, 开路电压的 60% 为扫描范围的最低电 压, 开路电压的 90% 为扫描范围的最高电压。 4. 根据权利要求 2 所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征在于, 所 述扫描初始化步骤中, 还包括步骤 : 根据当前 MPPT 的电压, 标记与当前 MPPT 的电压相差设 定电压值的电压区域为局部非扫描区域。 5. 根据权利要求 1 所述的光伏逆变器的。

6、多峰值最大功率点追踪方法, 其特征在于, 所 述扫描步骤中, 在进行粗扫描时, 按照粗扫描步长每移动一步, 记录一次 P-V 曲线中相应点 的电压和功率, 并标记 P-V 曲线与等功率直线的交点为等功率点, 每标记出一个等功率点, 则根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波 峰, 如果存在则在该两个等功率点之间的局部区域内进行细扫描, 否则继续进行粗扫描。 6. 根据权利要求 5 所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征在于, 所 述根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点与前一个等功率点之间是否存在波 峰的方法是 : 从低电压向高电压方向扫描。

7、, 如果前一个等功率点的导数为正, 当前等功率点 的导数为负, 则该相邻两个等功率点之间存在波峰 ; 从高电压向低电压方向扫描, 如果前一 个等功率点的导数为负, 当前等功率点的导数为正, 则该相邻两个等功率点之间存在波峰。 7. 根据权利要求 2 至 6 之一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征 在于, 在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤, 所述扫描触发判断方法为 : 每隔一 个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测, 在一个环境温度判断周期内, 如果环境 温度上升或下降超过设定温度波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。 8. 根据权利要求 2 至 6 之。

8、一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特 征在于, 在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤, 所述扫描触发判断方法为 : 每隔 一个功率电流判断周期进行一次输出功率和输出电流波动检测, 在一个功率电流判断周期 内, 如果逆变器的输出功率上升或下降超过设定的功率波动值, 且输出电流也上升或下降 超过设定的电流波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。 权 利 要 求 书 CN 103744469 A 2 2/2 页 3 9. 根据权利要求 2 至 6 之一所述的光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 其特征 在于, 在扫描初始化步骤之前还包括扫描触发判断步骤, 所述扫描触发。

9、判断方法为 : 判断逆 变器中电池板阵列之间的温度差, 如果相邻两个电池板阵列之间的温度差超过设定的温度 值, 且相邻两次扫描触发条件不同, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。 权 利 要 求 书 CN 103744469 A 3 1/7 页 4 光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法 0001 技术领域 本发明涉及光伏逆变器技术领域, 特别涉及一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪 方法。 背景技术 0002 由于光伏逆变器中的太阳能电池板存在如图 1(a) 所示的 I-V(电流 - 电压) 曲 线特性, 导致其 P-V(功率 - 电压) 输出特性曲线呈上凸抛物线状, 如图 1(b) 所示。。

10、根据 P-V 曲线的特性, 光伏逆变器需要不断调节自身的直流参考电压, 使输出功率稳定在 P-V 曲 线的顶端, 即最大功率点 (MPP) 处, 才能保证其具有较高的逆变效率。通过调节直流参考电 压来获得更多输出功率的方法即称为最大功率点追踪 (MPPT) 。 0003 由于单块的太阳能电池板的功率过小且输出电压只有几十伏, 而光伏逆变器往往 都是以千瓦为单位的输出功率, 并网电压也远高于单块电池板的输出电压, 因此, 在实际应 用中, 电池板都以组串的方式提供直流。 在电池板形成组串阵列的模式下, 如果在正常发电 期间, 电池板阵列存在局部阴影遮挡 (如云朵、 灰尘) 、 电池板参数不一致、。

11、 电池板彼此温升 不同等情况, 则会造成电池板的P-V曲线不重合叠加, 从而导致电池板组串的整体P-V曲线 呈现多峰值的形态, 如图 2 所示。 0004 传统的 MPPT, 是通过不断的比较前后点的电压与功率, 来渐渐向最优的方向靠近, 直至稳定在一个峰值点处。但是, 在出现多峰值的 P-V 曲线情况下, 传统的 MPPT 只会从开 路电压处 (即 P-V 曲线的最右端) 开始寻找, 在找到第一个峰值点 (图 2 中的 D 点) 后, 便不再 继续寻找, 而是稳定在 D 点, 从而未能找到真正的最高功率点 (真正的最高功率点在 C 点) , 造成一定的发电损失。 0005 为了解决传统的 M。

12、PPT 面对多峰值情况时不能准确找到最高功率点的问题, 有人 提出了先进行 P-V 曲线全面扫描, 分析出各个峰值点位置, 再进行常规最大功率点追踪。该 方法虽然能够准确的找出最高功率点, 但是仍然存在三个缺陷 : 1) 对 P-V 曲线进行全面扫 描, 必然会使得直流参考电压从 MPPT 电压范围的最高点降低到最低点, 导致输出功率呈现 较大波动 ; 2) 为了保证扫描的准确性, 扫描步长需设置得较小, 则会造成扫描时间较长, 如 果增大扫描步长, 又容易出现跨越波峰的现象, 造成扫描不准确 ; 3) 扫描触发多采用定时扫 描, 扫描频率设置难度较大, 如果扫描太频繁会造成功率浪费, 扫描的。

13、次数太少又可能导致 不能准确追踪到最大功率点。 发明内容 0006 本发明的目的在于克服现有技术中全面扫描所存在的最大功率点追踪不准确、 扫 描时间长的不足, 提供一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 在保障准确追踪最 大功率点的情况下, 避免电压波动大, 减少扫描时间。 本发明的进一步目的是在合理的扫描 触发方式下进行扫描, 准确追踪最大功率点。 0007 为了实现上述发明目的, 本发明提供了以下技术方案 : 说 明 书 CN 103744469 A 4 2/7 页 5 一种光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 包括扫描步骤, 所述扫描步骤为 : 按照粗扫描步长进行粗扫描, 确定相邻。

14、两个等功率点之间是否存在波峰, 如果存在, 则 在该相邻两个等功率点之间的局部区域内按照细扫描步长进行细扫描, 标记出该局部区域 内的局部最大功率点, 然后继续按照前述的粗扫描步长进行粗扫描确定下一个局部最大功 率点 ; 经过粗扫描和细扫描穿插进行, 标记出扫描范围内所有的波峰所在局部区域内的局 部最大功率点 ; 最后根据各个局部区域内的局部最大功率点找出整个扫描范围内的最大功 率点 ; 所述等功率点为扫描范围内等功率直线与 P-V 曲线的交点, 所述等功率直线由功率 值小于当前 MPPT 的功率且两者相差设定值的功率点组成。 0008 优选的, 上述方法中, 在扫描步骤之前还包括扫描初始化步。

15、骤 : 根据逆变器的开路 电压确定扫描范围的最高电压和最低电压, 并判断当前 MPPT 的电压分别与最高电压和最 低电压的差值, 如果当前 MPPT 的电压与最高电压的差值大于当前 MPPT 的电压与最低电压 的差值, 则扫描步骤中从低电压向高电压方向扫描, 否则从高电压向低电压方向扫描。 设定 扫描方向的目的是为了从电压差值较低一端开始扫描, 以降低扫描时的电压波动。 0009 优选的, 上述方法中, 所述扫描范围为光伏逆变器的开路电压的 60% 90%, 开路 电压的 60% 为扫描范围的最低电压, 开路电压的 90% 为扫描范围的最高电压。以开路电压 的 60% 90% 为扫描范围, 避。

16、免了对整个电压范围进行扫描, 极大的减少了扫描时间。 0010 优选的, 上述方法中, 在扫描初始化步骤中, 还包括步骤 : 根据当前 MPPT 的电压, 标记与当前 MPPT 的电压相差设定电压值的电压区域为局部非扫描区域。由于在局部非扫 描区域内的波峰已知, 不具有扫描意义, 因此在扫描范围内进行扫描时, 针对局部非扫描区 域不进行扫描, 以进一步减少扫描时间。 0011 进一步的, 上述方法中, 在扫描步骤中, 在进行粗扫描时, 按照粗扫描步长每移动 一步, 记录一次P-V曲线中相应点的电压和功率, 并标记P-V曲线与等功率直线的交点为等 功率点, 每标记出一个等功率点, 则根据等功率点。

17、的导数和扫描方向判断当前等功率点与 前一个等功率点之间是否存在波峰, 如果存在则在该两个等功率点之间的局部区域内进行 细扫描, 否则继续进行粗扫描。 0012 进一步的, 上述方法中, 所述根据等功率点的导数和扫描方向判断当前等功率点 与前一个等功率点之间是否存在波峰的方法是 : 从低电压向高电压方向扫描, 如果前一个 等功率点的导数为正, 当前等功率点的导数为负, 则该相邻两个等功率点之间存在波峰 ; 从 高电压向低电压方向扫描, 如果前一个等功率点的导数为负, 当前等功率点的导数为正, 则 该相邻两个等功率点之间存在波峰。 0013 优选的, 上述步骤中, 在扫描初始化步骤之前还包括扫描触。

18、发判断步骤, 所述扫描 触发判断方法为 : 每隔一个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测, 在一个环境温 度判断周期内, 如果环境温度上升或下降超过设定温度波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则 不触发扫描。 0014 作为另一种实施方式, 所述扫描触发判断方法为 : 每隔一个功率电流判断周期进 行一次输出功率和输出电流波动检测, 在一个功率电流判断周期内, 如果逆变器的输出功 率上升或下降超过设定的功率波动值, 且输出电流也上升或下降超过设定的电流波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。 0015 作为另一种实施方式, 所述扫描触发判断方法为 : 判断逆变器中电池板阵列之间 说 明。

19、 书 CN 103744469 A 5 3/7 页 6 的温度差, 如果相邻两个电池板阵列之间的温度差超过设定的温度值, 且相邻两次扫描触 发判断条件不同, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。 0016 与现有技术相比, 本发明的有益效果 : 本发明光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法包括扫描初始化步骤和扫描步骤, 在 扫描初始化步骤中, 通过扫描范围、 已知区域、 最低功率判断点和扫描方向的设定, 极大的 减少了扫描时间, 提高扫描效率。 在扫描步骤中包括粗扫描阶段和细扫描阶段, 粗扫描阶段 确定局部区域是否存在波峰, 细扫描阶段确定存在波峰的局部区域内的局部最大功率点, 最后从各个局部。

20、区域内的局部最大功率点中找出整个 P-V 曲线的最大功率点, 实现最高功 率点追踪, 有效的解决传统MPPT在多峰情况下可能寻找不到GMPP的缺点 ; 且粗扫描和细扫 描穿插进行, 局部区域细扫描结束后返回继续进行粗扫描, 避免电压波动过大。 0017 此外, 本发明方法采用三种扫描触发判断方式进行扫描触发判断, 在满足触发条 件时才触发扫描, 避免了传统定时扫描带来的弊端, 减小了扫描本身带来的扰动, 缩短了扫 描时间, 提升了扫描的效率, 间接的提升了光伏逆变器的工作效率。 0018 附图说明 : 图 1(a) 为光伏逆变器中单块电池板的电流 - 电压曲线图 ; 图 1(b) 为光伏逆变器。

21、中 单块电池板的功率 - 电压曲线图。 0019 图 2 为光伏逆变器中电池板组串的功率 - 电压曲线图。 0020 图 3 为本发明最大功率点追踪方法的流程图。 0021 图 4 为应用本发明方法进行最大功率点追踪过程中多峰扫描示意图。 具体实施方式 0022 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例, 凡基于本发明内容所实现的技术均属于本 发明的范围。 0023 参考图3、 图4, 图4中的LMPP(Local Maximum Power Point) 为局部最大功率点, 表示功率曲线中局部区域极大值所在位置点, 局。

22、部区域极大值即指该局部区域中的功率最 大值 ; GMPP(Global Maximum Power Point) 为全局最大功率点, 表示整个功率曲线中, 最 大的极大值所在的位置点。 0024 本发明光伏逆变器的多峰值最大功率点追踪方法, 包括扫描初始化步骤和扫描步 骤, 其中扫描步骤又包括粗扫描步骤和细扫描步骤。 参考图3, 具体的, 本发明方法包括以下 步骤 : S1 : 多峰扫描被触发的情况下, 判断是否已经进行扫描初始化, 如果没有则进入 S2, 进 行扫描初始化过程 ; 如果是则进入 S3, 进入扫描阶段。 0025 S2 : 进行扫描初始化, 初始化过程包括以下步骤 : S21 。

23、: 记录当前MPPT的电压U和功率, 并根据当前MPPT的功率值确定最低功率判断点, 在扫描阶段, 功率低于最低功率判断点的区域不进行细扫描。同时, 标记与当前 MPPT 的电 压相差电压 U0 的电压区域为已知区域, 即区域 U-U0, U+U0 标记为已知区域, 所谓已知区 域即是指该区域内的波峰已知 (逆变器原本运行在这个地方) , 因此不需要对该区域进行扫 描, 故又可称为局部非扫描区域。 说 明 书 CN 103744469 A 6 4/7 页 7 0026 参考图 4, 两个波峰之间存在一个最小电压距离 (取决于电池板数量及物理特性因 数) , 在这个电压距离长度内不可能出现两个波。

24、峰。因此标记已知区域, 扫描时可跳过已知 区域扫描 (即不对已知区域进行扫描) , 以减少扫描时间。例如, 假设图 4 中 B 点所在位置为 540V, C 点所在位置为 650V, 当前 MPPT 处于 C 点波峰位置, 电压 U0 取值为 20V, 那么已知区 域为 630V 670V, 扫描时不需要对 630V 670V 区域内进行扫描。 0027 S22 : 根据开路电压确定扫描范围的最高电压和最低电压, 并判断当前 MPPT 的电 压分别与最高电压的差值和最低电压的差值, 定义最高电压与当前 MPPT 的电压的差值为 U1, 定义当前MPPT的电压与最低电压的差值为U2, 如果U1U。

25、2, 则进入S23 ; 否则进入S24。 0028 P-V 曲线呈现多峰值状态普遍出现于阳光比较充足的时间段 (即排除了清晨和旁 晚) , 而在阳光比较充足的时间段内, 电池板的开路电压是比较确定的、 稳定的数值。根据 多峰 P-V 曲线的特性, GMPP 通常位于开路电压的 60%90% 之间位置, 因此, 在开路电压的 60%90% 的范围内扫描可以减少大量扫描时间, 故将开路电压的 60%90% 的范围确定为扫 描范围, 开路电压的60%即为扫描范围的最低电压, 开路电压的90%即为扫描范围的最高电 压。例如, 电池板开路电压为 800V, 那么扫描范围为 480V720V, 即是说在该。

26、电压范围内, 会 进行一次电压从低到高或者从高到低的扫描, 若从左往右 (即电压从低到高) 扫描, 720V 就 是结束位置, 若从右往左 (即电压从高到低) , 480V 就是结束位置。假设当前 MPPT 的电压为 650V, 由于 650V-480V720V-650V, 则多峰扫描从右往左开始, 480V 就是扫描结束位置。从 650V 移动到 720V 的电压跨距只有 70V, 而从 650V 移动到 480V 的电压跨距有 170V, 为了尽 可能的减小电压的波动, 因此选取从右往左扫描。 0029 S23 : 在扫描阶段从右往左扫描 (即从高电压向低电压方向扫描) , 扫描之前, 首。

27、先 判断最高电压位置是否属于已知区域, 如果属于则扫描起始点为当前 MPPT 所处电压位置 点, 即是说从当前 MPPT 所处电压位置开始扫描 ; 如果不属于则扫描起始点为最高电压位 置。然后进入扫描阶段。 0030 S24 : 在扫描阶段从左往右扫描 (即从低电压向高电压方向扫描) , 扫描之前, 首先 判断最低电压位置是否属于已知区域, 如果属于则扫描起始点为当前 MPPT 所处电压位置 点, 如果不属于则从最低电压位置开始扫描。然后进入扫描阶段。 0031 在步骤 S23 和 S24 中, 确定了扫描方向后进一步确定扫描起始点, 如前所述, 在当 前 MPPT 所处电压位置的已知区域内不。

28、需要进行扫描, 因此判断最高电压和最低电压是否 在已知区域, 如果在已知区域就不从最高电压 / 最低电压开始扫描, 进一步减少扫描时间。 0032 S3 : 在进行多峰扫描之前, 首先判断当前是否扫描完毕, 如果扫描完毕, 则进入 S4, 进入信息统计阶段 ; 如果没有扫描完毕, 则继续进行扫描。扫描过程包括粗扫描和细扫 描, 具体的 : 粗扫描阶段下, 按照粗扫描步长 (粗扫描步长即是指较大步长, 例如20V一步) 进行扫描 移动, 并记录每一步扫描的电压与功率信息。在粗扫描过程中, 每移动一次, 首先判断下一 次移动是否会超过扫描范围的结束位置, 如果会超过结束位置, 则停止下一次扫描, 。

29、进入信 息统计阶段 ; 如果不会超过结束位置则继续移动。判断下一次移动是否会超过扫描范围的 结束位置的方法是, 判断结束位置与当前位置的距离是否小于粗扫描步长, 如果距离小于 粗扫描步长则下一次移动会超过结束位置。同时在扫描移动过程中, 判断最低功率判断点 是否位于前后两次移动的功率之间, 如果最低功率判断点处于前后两次移动的功率之间, 说 明 书 CN 103744469 A 7 5/7 页 8 则标记一个等功率点, 以前后两步电压平均值为等功率点的电压。根据等功率点的导数和 扫描方向确定每两个等功率点之间是波峰还是波谷。以扫描方向为从左向右扫描为例, 前 一个等功率点的导数为正, 后一个等。

30、功率点的导数为负, 那么该相邻两个等功率点之间是 波峰 ; 反之, 前一个等功率点的导数为负, 后一个等功率点的导数为正, 那么该相邻两个等 功率点之间是波谷。如果当前等功率点与前一个等功率点之间是波峰, 则以本次等功率点 为细扫描区域的结尾点, 前一个等功率点为细扫描区域的起始点, 进入细扫描阶段。 如果当 前等功率点与前一个等功率点之间是波谷, 则不进行细扫描, 以此进一步减少扫描时间。 0033 需要说明的是, 粗扫描步长的设定相当重要, 如果设置得太小会导致扫描时间过 过长, 如果设置得太大则会导致两个等功率点之间存在多个波峰和波谷, 进而导致 MPPT 追 踪位置不准确。粗扫描步长的。

31、设定与电池板的物理参数有关, 通过仿真得到 P-V 曲线, 以得 到合适的粗扫描步长, 在保障扫描时间不至于过长的同时保障两个等功率点之间仅存在一 个波峰或波谷。 0034 参考图 4, 假设当前 P-V 曲线中 A 点功率为 60W, B 点为 140W, C 点为 100W, 且光伏 逆变器目前正运行于 C 点处。若此时多峰触发判断发出扫描申请, 要求逆变器进行多峰扫 描, 为了避免不必要的判断, 提高扫描效率, 逆变器根据当前的功率 (100W), 往下划出一条 等功率直线 (例如取 80W) , 该等功率直线的功率为最低功率判断点 (80W 即为最低功率判断 点) , 等功率直线以下区。

32、域 (即功率低于最低功率判断点的区域) 则不进行细扫描, 因为等功 率直线以下区域的功率一定很低, 就算有波峰存在也没任何意义, 如 A 点, 没有细扫描的意 义。因此设置最低功率判断点, 避免过多的扫描时间。 0035 参考图 4, 在粗扫描的过程中, 必然会有两个扫描采样点分别位于等功率直线的上 下两侧, 则该两个扫描采样点之间 (包括该两个扫描采样点) 必然存在一个点, 其功率等于 等功率直线的功率, 该点定义为等功率点, 即是说等功率直线与 P-V 曲线的交点定义为等 功率点, 取等功率点的电压为等功率直线上下两侧的两个扫描采样点电压的平均值。如图 4 所示, 两个扫描采样点的电压分别。

33、为 480V 和 500V(粗扫描步长为 20V) , 该两个扫描采样 点之间存在一个等功率点 (图中所示 1 号等功率点) 。由于 P-V 曲线中不存在直线段, 因此 任意两个等功率点之间必定存在一个波峰或者波谷, 根据等功率点处的导数和扫描方向则 可以判断两个等功率点之间是波峰还是波谷。 0036 细扫描阶段下, 按照细扫描步长 (即较小步长, 如 10V 一步) 进行扫描移动, 并记录 每一步的电压与功率信息。在一个细扫描区域内, 当扫描到功率最高点时, 进行一次 LMPP 标记, 然后退出细扫描, 回到粗扫描阶段最后一步的位置, 继续进行粗扫描。粗扫描是找出 波峰所在局部区域, 细扫描。

34、则是在该局部区域内找出波峰所在的功率点。如图 4 所示, 例如 从右向左进行粗扫描, 当扫描到 3 号功率点时, 已找出 3 号和 4 号两个等功率点, 那么判断 该两个等功率点之间存在波峰还是波谷 ; 经判断该两个等功率点之间存在波峰, 则此时立 刻从当前位置 (3 号等功率点) 退回至 4 号等功率点, 向左进行细扫描 ; 当探明波峰 C 后又立 刻回到当前位置, 继续向左进行粗扫描。如果先进行粗扫描, 粗扫描结束后再进行细扫描, 那么会导致电压波动过大。 本发明方法中, 粗扫描与细扫描穿插进行, 粗扫描过程中如果扫 描到某个局部区域存在波峰, 则进入细扫描阶段, 找出该区域的最高功率点,。

35、 该局部区域细 扫描结束后再返回继续进行粗扫描, 以此避免电压波动过大。 0037 S4 : 信息统计阶段下, 比较标记的所有的 LMPP 点, 得出所有的 LMPP 点中功率最大 说 明 书 CN 103744469 A 8 6/7 页 9 的 GMPP 所在位置, 即完成得多峰值的最大功率点追踪。 0038 采用定时扫描触发方式, 找到合适的触发频率, 经过上述多峰值的最大功率点追 踪方法也可以较为准确的、 较快的找出最大功率点。 但是扫描频率设置难度较大, 如果扫描 太频繁会造成功率浪费, 扫描的次数太少又可能导致不能准确追踪到最大功率点。 此外, 导 致多峰 P-V 曲线的出现的根本原。

36、因有三种 : 电池板彼此之间接收的光照强度不一致 (阴影、 灰尘问题) ; 电池板组串之间存在一定的温度差 (由多种因素引起, 光照强度不一致也会引 起温度差) ; 电池板彼此之间的物理参数不一致 (电池板类型不同导致) 。由于导致电池板之 间接收到的光强度不一致的原因复杂多变) , 且温度差出现的某些原因也近似随机 (热斑效 应等) , 因此, 以定时扫描触发方式来解决一个随机情况有些不合理。 0039 因此, 本实施例中提供了一种更为科学的扫描触发判断方式, 具体的, 包括步骤 : (1) 判断当前时间是否处于允许进行多峰扫描的时间段, 如果允许, 则进入步骤 (2) , 如 果不允许, 。

37、则拒绝多峰扫描触发。即是说, 判断逆变器当前是否已经处于多峰扫描期间, 如 果逆变器当前处于多峰扫描期间, 则停止扫描触发判断, 只有在逆变器处于稳定运行期间 才进行触发扫描判断。 0040 (2) 每隔一个环境温度判断周期进行一次环境温度波动检测, 在一个环境温度判 断周期内, 如果环境温度上升或下降超过设定温度波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则不触 发扫描。 申请多峰扫描完毕后, 以此时刻的时间为的起始时间, 以此时刻的环境温度为起始 温度, 进入下一个环境温度判断周期。例如设定环境温度判断周期为 30 分钟, 环境温度的 波动值设定为 3。以逆变器开始运行时的时间为起始时间 (第 0 。

38、分钟) , 以起始时间时刻 的环境温度为起始温度 T0, 假设 T0=25。则在第 0 分钟到第 29 分 59 秒之间, 如果环境温 度超过 28(T0+ 波动值) 或者低于 22(T0- 波动值) , 则申请一次多峰扫描触发。如果 在第 0 分钟到第 29 分 59 秒之间, 环境温度没有超过 28和低于 22, 则当计时满 30 分钟 时, 以此时的时间为新的起始时间, 以此时刻的环境温度为起始温度, 进入新的一轮周期。 0041 每隔一个功率电流判断周期进行一次输出功率和输出电流波动检测, 在一个功率 电流判断周期内, 如果输出功率上升或下降超过设定的功率波动值, 且输出电流也上升或 。

39、下降超过设定的电流波动值, 则触发一次多峰扫描, 否则不触发扫描。申请多峰扫描完毕 后, 以此时刻的时间为的起始时间, 以此时刻的输出电流为起始电流, 此时刻的输出功率为 起始功率, 进入下一个功率电流判断周期。 0042 判断电池板阵列之间的温度差, 如果相邻两个电池板阵列之间存在温度差且温度 差超过设定的温度值, 且相邻两次触发判断条件相同, 即相邻两次触发条件为同一组电池 板阵列间的温度差超过设定的温度值, 则不触发多峰扫描 ; 如果相邻两次触发判断条件不 同, 则触发一次多峰扫描。例如电池板组串有 4 个并联的电池板阵列, 每个电池板阵列只随 机采样其中一个电池板的温度, 则 4 个并。

40、联的电池板阵列存在四个温度信息 T1、 T2、 T3、 T4。 取触发扫描的温度差为 10 (该值的设定, 取决于电池板阵列状况) 。如果相邻两个电池板 阵列之间存在温度差, 且温度差超过设定的温度差值, 如 T2 为 60, T3 为 75 摄氏度, 且上 一次触发是因为T2和T3之间相差10以上, 则本次多峰扫描触发无效 (因为两次触发原因 相同, 都是因为 T2 和 T3(同一组电池板阵列) 之间的温度差超过 10) 。如果, 上一次触发 是因为 T1 与 T2、 T2 与 T3 之间都相差 10以上, 本次是因为 T2 和 T3 相差 15, 则本次触 发有效。 说 明 书 CN 10。

41、3744469 A 9 7/7 页 10 0043 需要说明的是, 上述步骤 (2) 中给出的三种扫描触发判断之间是 “或” 的关系, 满足 其中任一个触发条件则触发多峰扫描。 0044 如前所述, 导致电池板组串的整体 P-V 曲线呈现多峰值的形态的主要原因在于电 池板之间的光照强度不一致、 存在温度差, 而导致光照强度不一致、 存在温度差的因素都是 随机的, 因此 P-V 曲线呈现多峰值现象不是必然发生的。如果当日没有出现多峰值现象或 者仅出现少量次数多峰值现象, 如果采用定时扫描, 一天之内至少存在数次多峰扫描, 耗费 扫描时间, 导致逆变器不能尽可能多的输出能量, 而且定时扫描也可能出。

42、现应当扫描而未 扫描的情况, 失去扫描的意义。 而采用触发扫描方式, 当满足扫描触发条件时才进行多峰扫 描, 避免了不必要的扫描时间耗费, 减少了扫描时间。同时, 触发扫描也避免了应当扫描而 未扫描的情况发生。 0045 本说明书中公开的所有特征, 或公开的所有方法或过程中的步骤, 除了互相排斥 的特征和 / 或步骤以外, 均可以以任何方式组合。本说明书 (包括任何附加权利要求、 摘要 和附图) 中公开的任一特征, 除非特别叙述, 均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加 以替换。即, 除非特别叙述, 每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 说 明 书 CN 103744469 A 10 1/3 页 11 图 1(a)图 1(b) 图 2 说 明 书 附 图 CN 103744469 A 11 2/3 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 103744469 A 12 3/3 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 103744469 A 13 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 物理 > 控制;调节


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1