一种光伏组件MPPT控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种光伏组件MPPT控制装置，工作时，可实现通过全局扫描快速对光伏组件最大功率点进行初步定位，之后通过电子负载与Boost电路的切换，以及对Boost电路占空比的调整，可实现对初步定位最大功率点的进一步精确调整，且在全局扫描时不影响负载的工作，相较于现有的MPPT方法与装置，对最大功率点的定位过程迅速，且易于实现，在复杂多变的外界环境下也能体现光伏组件MPPT的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源发电
，具体为一种光伏组件最大功率点跟踪控制装置。
技术介绍
光伏发电系统中的光伏组件受光照强度、环境温度和外接负载的影响，其输出特性曲线呈现非线性，通过控制装置使光伏组件在不同的外界环境下均输出最大功率即实现光伏组件的MPPT是提高光伏发电效率的关键技术之一。目前根据光伏组件输出特性曲线峰值数目不同，将光伏组件MPPT方法分为：单峰值MPPT法和多峰值MPPT法。在传统单峰值MPPT法中，基于采样数据的直接控制法目标明确、易于实现，已得到广泛应用，如恒定电压法、扰动观测法、电导增量法以及开路电压/短路电流系数法等。实际中，由于外界环境复杂多变，因受到周围建筑物、树木以及乌云等产生局部阴影的影响，光伏组件输出呈现多峰值特性，传统单峰值MPPT法易陷入局部MPP而失效，因此出现了针对局部阴影条件下光伏组件多峰值的MPPT方法，如粒子群优化算法、模糊免疫控制算法、两步法和Fibonacci序列搜索算法等，但上述方法设计过程较复杂，硬件实现亦较困难。
技术实现思路
本技术的技术目的是提供一种新型的光伏组件MPPT控制装置，可实现结合全局扫描和扰动观察对光伏组件的MPPT控制策略。本技术提供的技术方案为：一种光伏组件MPPT控制装置，包括数字控制器、光伏组件、Boost电路、
负载电阻RL以及电压电流检测电路，所述光伏组件通过Boost电路与负载电阻RL连接，向负载RL供电，所述Boost电路的调节信号输入端与所述数字控制器的信号输出端连接，其特征在于，所述光伏组件与Boost电路之间设有与Boost电路并联的储能支路和电子负载电路；所述储能支路上串接有电容C1，所述电子负载电路上串接有电子负载与开关S2，电子负载电路与储能支路之间串接有开关S1，所述电子负载设有由1～n个并联MOSFET管组成的MOSFET管阵列，n为自然数；所述开关S1、开关S2的控制信号输入端分别与所述数字控制器的信号输出端连接，数字控制器通过控制开关S1、开关S2的通断使Boost电路或电子负载脱离或切换到光伏组件的输出电路中；所述电压电流检测电路包括光伏组件输出电压检测模块、光伏组件输出电流检测模块和检测各MOSFET管并联支路通过电流的检测模块，上述各检测模块的信号输出端分别与数字控制器的信号输入端连接，所述电子负载工作时根据数字控制器的输出信号调整MOSFET管阵列的导通状态。在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：所述MOSFET管并联支路上设有与功率MOSFET管串联的电流采样电阻，所述电流采样电阻两端电压经基于集成运放的差动比例放大器输出相应的电流检测信号。所述光伏组件与开关S1之间串接有用于检测光伏组件输出电流的电流采样电阻R0，所述电流采样电阻RO两端电压经基于集成运放的差动比例放大器输出对应的电流检测信号IPV；光伏组件的输出电压经基于集成运放的差动比例放大器输出对应的检测信号VPV。所述开关S1、S2优选采用IGBT管(绝缘栅双极型晶体管)。将电子负载切换到光伏组件的输出电路上时，采用电压、电流双闭环控制系统控制电子负载工作于恒压工作模式，可以固定步长使光伏组件输出电压由零值逐步增大至开路电压值，进行光伏组件伏安输出特性的全扫描。扫描过程中：电压环为外环，其指令值VREF来自数字控制器经D/A转换器后的输出，反馈值为光伏组件的输出电压检测信号VPV；各MOSFET管并联支路电流检测信号I1～In则分别为1～n个电流内环的反馈值，电压外环调节器的输出作为1～n个电流内环的共同指令值，各MOSFET管并联支路上电流调节器的输出则分别为1～n个功率MOSFET管的栅源电压信号。有益效果：本技术光伏组件MPPT控制装置结构设计合理，工作时，可实现通过全局扫描快速地对光伏组件最大功率点进行初步定位，之后通过电子负载与Boost电路的切换，以及对Boost电路占空比的调整，可进一步实现对初步定位最大功率点的精确调整，且在全局扫描时不影响负载的工作，相较于现有的MPPT方法与装置，对最大功率点的定位过程迅速，且易于实现，在复杂多变的外界环境下也能体现光伏组件MPPT的优点。附图说明图1为本技术一实施例的电路结构示意图。具体实施方式为了阐明本技术的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步的介绍。一种光伏组件MPPT控制装置，包括数字控制器、光伏组件、Boost电路、
负载电阻RL、电子负载、电压电流检测电路、电压调节器、电流调节器等组成部件。如图1所示，主开关S3、电感L、二极管D及电容C2构成Boost电路，作为光伏发电系统中的直流变换器；电阻RL作为光伏发电系统的直流负载；n(n为大于1的自然数)个功率MOSFET管Q1～Qn并联构成MOSFET管阵列作为电子负载，电阻R1～Rn分别作为检测第1～n个功率MOSFET管并联支路电流的采样电阻串联在MOSFET管并联支路中，各支路电流采样电阻两端电压经集成运放构成的差动比例放大器输出对应的1#～n#MOSFET管并联支路电流检测信号I1～In；R0作为检测光伏组件输出电流的采样电阻串联在光伏组件与开关S1之间，其两端电压经集成运放构成的差动比例放大器输出对应的光伏组件输出电流检测信号IPV；光伏组件的输出电压经集成运放构成的差动比例放大器输出对应的检测信号VPV。所述Boost电路、串接有电容C1的储能支路以及电子负载电路以并联的形式接到光伏组件的输出电路上，IGBT管S1、S2为控制光伏组件切换接入电子负载全局扫描、光伏发电系统功率变换器(Boost电路)的切换开关。当需要对光伏组件的输出伏安特性进行全局扫描以实现MPP的初步定位时，数字控制器发出G1＝0、G2＝1的控制信号，控制S1关断、S2导通，光伏组件与Boost电路及负载电阻RL分离，电容C1所储存的电能向Boost电路及负载RL供电，电子负载作为光伏组件的可调控负载被接入。附图中，本实施例装置采用电压、电流双闭环控制系统控制电子负载工作于恒压工作模式，以固定步长使光伏组件输出电压由零值(输出短路)逐步增大至开路电压值(输出开路)，进行光伏组件伏安输出特性的全扫描。在扫描过程中，数字控制器实时采样光伏输出电压VPV和输出电流IPV，计算光伏输出功率P，在扫描结束时，完成MPP初步定位，
给出全局MPP对应的电压值Vm。其中，电压环为外环，其指令值VREF来自数字控制器的数字量经D/A转换器后的输出，对数字控制器的反馈值为光伏组件的输出电压检测信号VPV，电压外环调节器的输出作为1～n个电流内环的共同的指令值，1#～n#MOSFET管并联支路电流检测信号I1～In则分别为1～n个电流内环的反馈值，1#～n#支路电流调节器的输出则分别为1～n个功率MOSFET管的栅源电压信号。当电子负载对光伏组件I-V曲线扫描结束，完成MPP初步定位，给出全局MPP对应的电压值Vm后，数字控制器发出G1＝1、G2＝0的控制信号，S1导通、S2关断，光伏组件与Boost电路接通，电子负载与光伏组件分离，数字控制器首先以MPP初步定位获得的电压值Vm作为参考值，通过控制主开关S3的占空比使光伏组件的输出电压为Vm，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏组件MPPT控制装置，包括数字控制器、光伏组件、Boost电路、负载电阻RL以及电压电流检测电路，所述光伏组件通过Boost电路与负载电阻RL连接，向负载RL供电，所述Boost电路的调节信号输入端与所述数字控制器的信号输出端连接，其特征在于，所述光伏组件与Boost电路之间设有与Boost电路并联的储能支路和电子负载电路；所述储能支路上串接有电容C1，所述电子负载电路上串接有电子负载与开关S2，电子负载电路与储能支路之间串接有开关S1，所述电子负载设有由1～n个并联MOSFET管组成的MOSFET管阵列，n为自然数；所述开关S1、开关S2的控制信号输入端分别与所述数字控制器的信号输出端连接，数字控制器通过控制开关S1、开关S2的通断使Boost电路或电子负载脱离或切换到光伏组件的输出电路中；所述电压电流检测电路包括光伏组件输出电压检测模块、光伏组件输出电流检测模块和检测各MOSFET管并联支路通过电流的检测模块，上述各检测模块的信号输出端分别与数字控制器的信号输入端连接，所述电子负载工作时根据数字控制器的输出信号调整MOSFET管阵列的导通状态。

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件MPPT控制装置，包括数字控制器、光伏组件、Boost电路、负载电阻RL以及电压电流检测电路，所述光伏组件通过Boost电路与负载电阻RL连接，向负载RL供电，所述Boost电路的调节信号输入端与所述数字控制器的信号输出端连接，其特征在于，所述光伏组件与Boost电路之间设有与Boost电路并联的储能支路和电子负载电路；所述储能支路上串接有电容C1，所述电子负载电路上串接有电子负载与开关S2，电子负载电路与储能支路之间串接有开关S1，所述电子负载设有由1～n个并联MOSFET管组成的MOSFET管阵列，n为自然数；所述开关S1、开关S2的控制信号输入端分别与所述数字控制器的信号输出端连接，数字控制器通过控制开关S1、开关S2的通断使Boost电路或电子负载脱离或切换到光伏组件的输出电路中；所述电压电流检测电路包括光伏组件输出电压检测模块、光伏组件输出电流检测模块和检测各MOSFET管并联支路通过电流的检测模块，上述各检测模块的信号输出端分别与数字控制器的信号输入端连接，所述电子负载工作时根据数字控制器的输出信号调整MOSFET管阵列的导通状态。2.根据权利要求1所述的一种光伏组件MPPT控制装置，其特征在于，所述MOSFET管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凌，王宏华，韩伟，张经炜，王成亮，许焕清，戴锋，蒋一泉，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，河海大学，国网江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32