本发明专利技术公开了一种跟踪PV系统的最大功率点的方法，PV系统包括具有控制器的电路，控制器用于控制对PV系统的输出电流进行转换的DC电压-DC电压转换器，控制器还包括存储器，方法包括：在初始最大功率点处测量PV系统电压的第一值；将第一值存储在存储器中；对PV系统的功率输出水平进行周期性采样，在检测到功率输出水平变化超过第一阈值时，从存储器中读取第一值，并调整DC电压-DC电压转换器的占空比，直到电路电压与第一值匹配；方法还包括：在检测到功率输出水平变化超过第一阈值之后，对DC-DC电压转换器的占空比进行微调以达到另一最大功率点。这种方法能够提取PV系统的最大功率输出。本发明专利技术还公开了实现该方法的PV系统控制器和包括这种控制器的PV系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种跟踪光致电压(photovoltaic)系统的最大功率点的方法，光致电压系统包括具有控制器的电路，控制器对发往直流(DC)电压转换器的DC电压加以控制， DC电压转换器用于对光致电压系统的输出电流进行转换。本专利技术还涉及一种实现这种方法的光致电压系统控制器。本专利技术还涉及一种包括这种光致电压系统控制器的光致电压系统。
技术介绍
出于多种原因，可再生能量产生受到越来越多的关注。首先，可再生能量被认为是基于化石燃料的能量产生的优选备选方案，以便抗击温室气体排放(例如，CO2),温室气体排放是造成全球气候变化的原因。其次，关于化石燃料(具体地，石油)的供应，预计在可预见的将来就会用尽，必须找到备选能量供应以供将来生产。收获太阳能是产生可再生能量的最有前途方式之一，这是由于这种在全球自由可用的能源是非常丰富的。在过去的20年，太阳能转换越来越多地对全世界能量供应的产生做出贡献。典型地，将太阳能转换成热或电，后者典型地由光致电压电池(photovoltaic cell)阵列来实现。这种光致电压系统所产生的能量典型的存储在一个或多个电池中，以根据需要产生可用的电。公知的是，如果将负载直接连接至光致电压系统的输出，则该布置以并非最优的效率工作。例如在图1中说明了这一点，在图1中，给定辐照强度下光致电压系统的I-V曲线(实线)与这样的负载(虚线)一起示出。系统的工作点由I-V曲线与负载曲线的交叉点来确定。在图1中，工作点在较低功率点处，而不是在最大功率点(MPP)处，最大功率点是I-V曲线上的点，在该点处工作电压与电流乘积(S卩，输出功率)最大。出于该原因，光致电压系统典型地包括光致电压系统控制器，光致电压系统控制器通过控制DC电压-DC电压转换器的占空比，对与光致电压电池相连的电路的负载或阻抗进行匹配，以确保光致电压系统在最大功率点处工作，其中DC电压-DC电压转换器将光致电压电池所产生的直流电压转换成另一电压。然而，这不是微不足道的应用，因为最大功率点不是先验已知的，并且例如由于辐照强度(irradiation intensity)和/或温度和/或部分遮蔽(partial shadowing)的变化，最大功率点会发生变化。为此，这样的控制器典型地实现一些主动跟踪光致电压系统的最大功率点的算法。可以在 D.P Hohm 禾口 Μ· E. Ropp 的"Comparative Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms，，in Progress in Photovoltaics :Research and Applications, Vol. 11(2003), pages 47-62中找到通常使用的算法的概述。最通常使用的算法包括干扰和观察(Perturb and Observe) (P&0)，其中对光致电压阵列的功率输出进行监控，并且根据所监控的功率输出，来调整光致电压系统控制器的DC电压-DC电压转换器的占空比(例如，脉宽)，以便将光致电压阵列的工作电压移至尽可能接近其最大功率点。P&Q算法的缺陷在于，P&Q算法到最大功率点的收敛会较慢，并且执行算法期间最大功率点的偏移可以引起光致电压系统的功率点围绕最大功率点振荡，或者甚至于偏离最大功率点。另一种通常使用的算法是递增收敛(INC)算法，该算法监视光致电压系统的电导变化，以调整DC转换器的占空比，这基于以下认识在最大功率点处，dP/dV(S卩，系统功率 P相对于其工作电压V的差分)为零。尽管在快速改变辐照度的情况下INC算法与P&Q算法相比具有改进的性能，但是INC算法对噪声和量化误差敏感，这会导致系统工作点围绕最大功率点振荡。另一种用于MPP跟踪的通常使用的算法是恒定电压算法，该算法基于以下认识 对于光致电压系统的不同I-V曲线，光致电压电池阵列的最大电源电压与开路电压之间的比值或多或少是恒定的。该算法的缺陷在于由于MPP电压取决于制造工艺、材料质量和其他因素，所以MPP电压不始终为开路电压的固定百分比，而由于MPP通常因例如辐照度、温度和部分遮蔽的变化而频繁改变，所以需要对开路电压进行频繁测量以便精确跟踪MPP。在开路电压测量期间，不能对光致电压系统的电池进行充电，即，丢失了光致电压电池阵列的功率输出，从而降低了光致电压系统的效率。Dl Ali M Bazzi禾口Sami H Karaki,"Simulation of a New Maximum Power Point Tracking Technique for Multiple Photovoltaic Arrays，，公开了一禾中针对在不同水平的辐照度和温度下工作多个光致电压阵列的两级最大功率点跟踪(MPPT)技术。第一级找到绕过(bypass)局部最大值的点并且将PV阵列的工作点移到全局MPP附近。第二级是找到准确全局最大值的普通MPPT技术。
技术实现思路
本专利技术寻求提供一种对光致电压系统的最大功率点进行跟踪的改进方法。本专利技术还寻求提供一种实现所述改进方法的光致电压系统控制器。本专利技术还寻求提供一种包括这种光致电压系统控制器的光致电压系统。本专利技术还寻求提供一种用于实现本专利技术的改进方法的计算机程序产品。根据本专利技术的第一方面，提供了一种跟踪光致电压系统的最大功率点的方法，该光致电压系统包括具有控制器的电路，控制器用于控制对光致电压系统的输出电流进行转换的DC电压-DC电压转换器，控制器还包括存储器，所述方法包括在初始最大功率点处， 测量光致电压系统电压的第一值；将所述第一值存储在所述存储器中；对所述光致电压系统的功率输出水平进行周期性采样，在检测到所述功率输出水平变化超过第一阈值时，从存储器中读取第一值，并调整DC电压-DC电压转换器的占空比，直到电路电压与所述第一值匹配为止；所述方法还包括在检测到所述功率输出水平变化超过第一阈值之后，对 DC-DC电压转换器的占空比进行微调以达到另一最大功率点。在该方法中，以两步法来补偿光致电压阵列输出功率的相对大的变化，这种变化指示照明水平变化，并且使光致电压系统的工作点与光致电压系统的MPP偏离得相对较远，在两步法中，先前建立的MPP的工作电压用作基准电压，以使光致电压系统的工作点靠近光致电压系统的调整后的MPP，此后使用微调步骤，例如使用P&0或INC算法来寻找调整后的MPP。对于光致电压阵列的输出功率的较小变化，可以跳过基准电压施加步骤；换言之，可以仅使用微调算法来补偿较小的工作点变化。本专利技术的这种MPP跟踪方法具有以下优点与P&Q和INC方法相比，对于光致电压系统的照明条件(illumination condition) 的较大变化，可以更快速地收敛到调整的MPP，而与CV方法相比，可以实现改进的效率，这是因为对功率输出变化的跟踪不需要频繁测量光致电压系统的开路电压。所述方法还包括在检测到所述功率输出水平的变化超过第一阈值时，确定光致电压系统的实际值；以及将所述实际值与第一值相比较，其中，在实际值与第一值之间的差值超过另一阈值时，执行以下步骤从存储器中读取第一值，以及调整DC电压-DC电压转换器的占空比，直到电路电压与所述第一值匹配的步本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种跟踪光致电压系统（１００）的最大功率点ＭＰＰ的方法（４００），所述光致电压系统（１００）包括具有控制器（１２４）的电路（１２０），控制器（１２４）用于控制对光致电压系统的输出电流进行转换的ＤＣ电压－ＤＣ电压转换器（１２６），控制器还包括存储器，所述方法包括：在初始最大功率点处，测量（４１２）光致电压系统工作电压的第一值；将所述第一值存储在所述存储器中；对所述光致电压系统的功率输出水平进行周期性采样（４０６），在检测到所述功率输出水平的变化超过第一阈值时，确定（４０８）光致电压系统工作电压的实际值，并且将所述实际值与所述第一值相比较，以及在所述实际值与所述第一值之间的差值超过另一阈值的条件下：从所述存储器中读取所述第一值，以及调整（４１０）ＤＣ电压－ＤＣ电压转换器的占空比，直到光致电压系统工作电压与所述第一值匹配为止；所述方法还包括：在检测到所述功率输出水平的变化超过所述第一阈值时，对ＤＣ－ＤＣ电压转换器的占空比进行微调（４１４）以达到另一最大功率点。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：姆凯什·奈尔，纳盖瓦卢·莫蒂，巴塔赖雅·巴特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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