自寻优最大功率点跟踪装置及方法制造方法及图纸

一种涉及自寻优最大功率点跟踪装置及方法，尤指一种用于太阳能光伏产业发电系统的控制装置及其方法。该发明专利技术的装置由太阳电池方阵、控制装置、乘法器及比较器等部件组成，乘法器的输出端与当前功率模块的输入端相互连接，当前功率模块的输出端与比较器的输入端相互连接，比较器的输出连接到脉宽调制ＰＷＭ输出控制器的输入端，记忆功率模块的输出端与比较器的输入端相互并接。本发明专利技术的优点是：实现对太阳电池最大输出功率点的跟踪，使电池的工作点总是指向最大功率点；采用独特的最大功率动态比较技术，在功率计算、噪音滤除方面采取了特殊技术，使自寻优最大功率点的跟踪速度和准确性大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤指一种用于太阳能光伏产业发电系统的控制装置及其方法。
技术介绍
太阳能光伏产业是二十一世纪的新兴产业之一。太阳能光伏发电系统在不断提高太阳电池的光电转换效率及使用寿命的同时，其控制装置的研发和应用是太阳能光伏系统中最为重要和关键的部分。传统的控制器控制太阳能电池方阵的输入阵列数，以满足蓄电池的充电要求，同时通过逆变装置向交流负载供电。该技术的主要技术问题和缺点是，组件独立设计不具备并联或并网运行；控制器采用有级方式控制太阳电池方阵；不具备ZV-ZCS(零压零流开关)谐振软开关逆变技术、全数字化DSP(数字信号处理)技术、数字同步锁相技术、MPPT(Maximum Power Point Trace)自寻优最大功率点技术、反孤岛运行技术、系统集中管理及远程监控技术、系统组件最优化仿真技术。
技术实现思路
为了克服上述不足之处，本专利技术的主要目的旨在提供一种对太阳电池最大功率点的跟踪装置及独特的最大功率动态比较技术，实现动态自寻优最大功率点跟踪功能。本专利技术要解决的技术问题是要解决通过反馈控制太阳电池方阵的输出功率，要使电池的工作点总是指向最大功率点，且这种关系不随光照和温度而改变；要解决在功率计算、噪音滤除等特殊技术，使自寻优最大功率点的跟踪速度和准确性大大提高等问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由太阳电池方阵、控制装置、乘法器及比较器等部件组成，阵列电压和阵列电流分别输入乘法器的输入端，乘法器的输出端与当前功率模块的输入端相互连接，当前功率模块的输出端与比较器的输入端相互连接，比较器的输出连接到脉宽调制PWM输出控制器的输入端，记忆功率模块的输出端与比较器的输入端相互并接。以硅为基本材料的太阳能电池在不同的照射强度和温度下，其I-V特性曲线各不相同，而输出与I-V特性相应存在一个最大功率输出点，因此对太阳电池最大输出功率点的跟踪MPPT(MaximumPower Point Trace)成为提高整个系统效率的关键点之一。硅太阳电池阵列具有的伏安特性，在不同的日射强度下它与负载特性L的交点，如a、b、c、d、e等为系统当前的工作点；可以看出，这些工作点并不正好落在阵列可能提供最大功率的那些点，如a′、b′、c′、d′、e′上，这就不能充分利用在当前日射下阵列所能提供最大功率，被浪费的阵列容量为阴影线所示的面积。如果把在不同日射下阵列所能提供最大功率的点联起来，就构成了曲线Pmax所示的最大功率的点轨迹线，任何时候都应设法使系统的工作点落在这一轨迹上。一种自寻优最大功率点跟踪装置的跟踪方法，其MPPT(Maximum Power Point Trace)自寻优最大功率点跟踪技术通过反馈控制太阳电池方阵的输出功率，使电池的工作点总是指向最大功率(MPP)点，用最大功率动态比较，实现动态最大功率点跟踪，其跟踪为自寻优过程，具体工作步骤是步骤1.检测通过对阵列当前输出电压与电流的检测，得到当前阵列输出功率；步骤2.比较与已被存储的前一时刻阵列功率相比较，舍小存大，该方法包括a)、设被存储的前一时刻的记忆功率为PI；b)、若通过乘法器测得有Pd》Pj，则取U＝U+ΔU后再测、再比、再修改脉宽；c)、反之，若测得有Pd《Pj，则取U＝U-ΔU后再测、再比、再修改脉宽；d)、舍小存大；步骤3.实时搜索并保持如此实时搜索到阵列的最大功率点并动态地保持；步骤4.再循环检测、比较按上述步骤重复循环检测、比较及自寻优。本专利技术的有益效果是实现对太阳电池最大输出功率点的跟踪，使电池的工作点总是指向最大功率点，且这种关系不随光照和温度而改变；系统采用独特的最大功率动态比较技术，实现动态MPPT功能，在功率计算、噪音滤除方面采取了特殊技术，使自寻优最大功率点的跟踪速度和准确性大大提高，该自寻优最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Trace)提高了整个系统的效率，该技术达到国际同类产品的水平。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图1是本专利技术控制结构方框示意图；附图2是本专利技术太阳电池阵列的伏安特性及其工作点示意图； 附图3是本专利技术MPPT的控制过程示意图；附图中标号说明1-阵列电压；2-阵列电流；3-乘法器；4-当前功率模块；5-记忆功率模块；6-比较器；7-PWM输出控制器；具体实施方式请参阅附图1、2、3所示，本专利技术的装置由太阳电池方阵、控制装置、乘法器3及比较器6等部件组成，阵列电压1和阵列电流2分别输入乘法器3的输入端，乘法器3的输出端与当前功率模块4的输入端相互连接，当前功率模块4的输出端与比较器6的输入端相互连接，比较器6的输出连接到脉宽调制PWM输出控制器7的输入端，记忆功率模块5的输出端与比较器6的输入端相互并接。以硅为基本材料的太阳能电池在不同的照射强度和温度下，其I-V特性曲线各不相同，而输出与I-V特性相应存在一个最大功率输出点，因此对太阳电池最大输出功率点的跟踪MPPT(MaximumPower Point Trace)成为提高整个系统效率的关键点之一，本项目采取独特的最大功率动态比较技术，实现动态MPPT功能，在功率计算、噪音滤除方面采取了特殊技术，使MPPT的跟踪速度和准确性大大提高，该技术达到国际同类产品的水平。请参阅附图2所示，硅太阳电池阵列具有如图2所示的伏安特性，在不同的日射强度下它与负载特性L的交点，如a、b、c、d、e等为系统当前的工作点；可以看出，这些工作点并不正好落在阵列可能提供最大功率的那些点，如a′、b′、c′、d′、e′上，这就不能充分利用在当前日射下阵列所能提供最大功率，被浪费的阵列容量为如图2中的阴影线所示的面积。如果把在不同日射下阵列所能提供最大功率的点联起来，就构成了图2中曲线Pmax所示的最大功率的点轨迹线，任何时候都应设法使系统的工作点落在这一轨迹上。一种自寻优最大功率点跟踪装置的跟踪方法，其MPPT(Maximum Power Point Trace)自寻优最大功率点跟踪技术通过反馈控制太阳电池方阵的输出功率，使电池的工作点总是指向最大功率(MPP)点，用最大功率动态比较，实现动态最大功率点跟踪，其跟踪为自寻优过程，具体工作步骤是步骤1.检测通过对阵列当前输出电压与电流的检测，得到当前阵列输出功率；步骤2.比较与已被存储的前一时刻阵列功率相比较，舍小存大，该方法包括a)、设被存储的前一时刻的记忆功率为PI；b)、若通过乘法器测得有Pd》Pj，则取U＝U+ΔU后再测、再比、再修改脉宽；c)、反之，若测得有Pd《Pj，则取U＝U-ΔU后再测、再比、再修改脉宽；d)、舍小存大；步骤3.实时搜索并保持如此实时搜索到阵列的最大功率点并动态地保持；步骤4.再循环检测、比较按上述步骤重复循环检测、比较及自寻优。MPPT(Maximum Power Point Trace)的实现实质上是一个自寻优过程，通过对阵列当前输出电压与电流的检测，得到当前阵列输出功率，再与已被存储的前一时刻阵列相比较，舍小存大，再检测、再比较，如此不停地周而复始，便可使阵列动态地工作在最大功率点上。请参阅附图3所示，在实施过程中可按图3表明的规律不断地给阵列输出电压的脉宽以增量(±ΔU)。设测得阵列当前的输出功率为Pd，被存储的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自寻优最大功率点跟踪装置，该装置有太阳电池方阵、控制装置、乘法器及比较器，其特征在于：阵列电压和阵列电流分别输入乘法器的输入端，乘法器的输出端与当前功率模块的输入端相互连接，当前功率模块的输出端与比较器的输入端相互连接，比较器的输出连接到脉宽调制输出控制器的输入端，记忆功率模块的输出端与比较器的输入端相互并接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：饶宁阳，陈鸣波，钱斌，
申请(专利权)人：上海诚意电器有限公司，上海紫仪科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]