基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法。本發(fā)明利用采樣光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)管的峰值電流以及峰值電流之和，將其與上一個最大峰值電流比較與之和比較大小，從而實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。本發(fā)明克服了過去方法存在的不僅算法復(fù)雜，程序運(yùn)行效率低，最大功率點(diǎn)跟蹤精度差，而且硬件成本較高等缺陷。本發(fā)明僅通過采樣開關(guān)管中峰值電流的大小，來判斷光伏組件是否實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤，省去光伏組件電壓的采樣環(huán)節(jié)，不需要硬件或通過軟件濾波環(huán)節(jié)得到光伏組件的平均輸入電流，降低硬件成本，執(zhí)行效率高，可節(jié)省數(shù)字控制芯片的資源，則可有效提高抗干擾能力，從而增強(qiáng)系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。
【專利說明】
基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子與電工技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變 器最大功率點(diǎn)快速算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光伏并網(wǎng)微逆變器中，為實(shí)現(xiàn)光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，需要計算光伏 組件的功率，通過比較所計算的功率是否達(dá)到最大值，來判斷光伏組件是否已工作在最大 功率點(diǎn)。
[0003] 通常的計算方法是將光伏組件的輸出電壓和輸出電流做乘法運(yùn)算得到平均功率。 為此需要采樣光伏組件的輸出電壓和輸出電流，傳統(tǒng)的電壓檢測方法有差分采樣、電阻分 壓采樣、電壓霍爾采樣和線性光禪采樣;而電流的采樣主要有逆變器輸入回路串電阻采樣、 電流互感器和電流霍爾采樣?；陔妷夯魻柡碗娏骰魻柕牟蓸臃椒?，成本較高。對于反激型 并網(wǎng)微逆變器或推挽型高頻鏈并網(wǎng)微逆變器，由于變換器的輸入電流呈現(xiàn)峰值脈沖狀，為 得到它的平均電流往往需要硬件濾波和數(shù)字濾波相結(jié)合的方法，可知不僅成本較高、消耗 程序資源，且易造成誤差，從而導(dǎo)致最大功率點(diǎn)的跟蹤精度較差。
[0004] 在本發(fā)明作出之前，微忍的Demo板上通過電流互感器得到了反激型微逆變器主開 關(guān)管的峰值電流，在程序中將運(yùn)個峰值電流與采樣得到的光伏組件的輸出電壓相乘得到功 率，進(jìn)而在若干工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將運(yùn)些功率值相加，并認(rèn)為得到了可W表征光伏組件平 均輸出功率的線性數(shù)值，通過比較該數(shù)值的大小來判斷光伏組件是否實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟 蹤控制。其實(shí)運(yùn)種計算方法存在嚴(yán)重錯誤，因?yàn)樵诠潭ǖ拈_關(guān)頻率條件下，光伏組件平均輸 出功率與開關(guān)管中的峰值電流呈增函數(shù)關(guān)系，而與光伏組件的電壓無關(guān)，更何況光伏組件 的輸出電壓在跟蹤過程中是實(shí)時變化的，一般來說，光伏組件輸出的電流變大時，則光伏組 件的電壓呈下降趨勢，故采用光伏組件的電壓與開關(guān)管中峰值電流相乘的計算方法來判斷 功率的大小，具有較大的誤差，即不可能實(shí)現(xiàn)組件最大功率的準(zhǔn)確跟蹤。
[0005] 因而當(dāng)前基于開關(guān)管中峰值電流與光伏組件電壓相乘得到功率的最大功率點(diǎn)跟 蹤計算方法，不僅算法復(fù)雜，程序運(yùn)行效率低，最大功率點(diǎn)跟蹤精度差，而且硬件成本較高， 運(yùn)顯然難W實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)微逆變器所要求的高性能、低成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明目的在于克服上述缺陷，研制基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率 點(diǎn)快速算法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[000引基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法，其主要技術(shù)特征在于采 樣光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)管的峰值電流，并在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的峰值電 流進(jìn)行大小比較，得到該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流;將所述的最大峰值電流與上 一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)得到的最大峰值電流比較大小，如果所述的最大峰值電流已是最大 值，即后續(xù)工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流也都比所述的最大峰值電流小，那么所述的 最大峰值電流所對應(yīng)的工況就是光伏組件的最大功率輸出，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率 點(diǎn)跟蹤。
[0009] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：
[0010] 基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法，其主要技術(shù)特征在于所 述采樣光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)管的峰值電流，并在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的峰 值電流做加法運(yùn)算，從而得到峰值電流之和;將所述的峰值電流之和與上一個工頻電網(wǎng)半 周期內(nèi)的峰值電流之和比較大小，若所述峰值電流之和達(dá)到最大值，即后續(xù)工頻電網(wǎng)半周 期內(nèi)的峰值電流之和也都比所述峰值電流之和小，那么所述峰值電流之和所對應(yīng)的工況就 是光伏組件的最大功率輸出，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0011] 所述的工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流，在于光伏并網(wǎng)微逆變器的平均輸入功 率是工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)最大峰值電流的增函數(shù)，故可根據(jù)工頻半周期內(nèi)的最大峰值電流是 否達(dá)到最大值，來判斷光伏組件是否已實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤，如果工頻半周期內(nèi)的最大 峰值電流沒有達(dá)到最大值，則可W通過擾動并網(wǎng)電流的給定值，直到工頻半周期內(nèi)的最大 峰值電流穩(wěn)定在最大值，從而實(shí)現(xiàn)光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0012] 所述的工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流和工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和，還 在于一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)得到的最大峰值電流是該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和的 增函數(shù)，因而光伏并網(wǎng)微逆變器的平均輸入功率也是工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和的增 函數(shù)，故可根據(jù)工頻半周期內(nèi)的峰值電流之和是否達(dá)到最大值，來判斷光伏組件是否已實(shí) 現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。如果工頻半周期內(nèi)的最大峰值電流沒有達(dá)到最大值，則可W通過擾 動并網(wǎng)電流的給定值，直到工頻半周期內(nèi)的峰值電流之和穩(wěn)定在最大值，從而實(shí)現(xiàn)光伏組 件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0013] 本發(fā)明光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)的快速算法，具有W下優(yōu)點(diǎn)：僅通過采樣開 關(guān)管中峰值電流的大小，來判斷光伏組件是否實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤，可省去光伏組件電 壓的采樣環(huán)節(jié)，且不需要硬件或通過軟件濾波環(huán)節(jié)得到光伏組件的平均輸入電流。因而可 W降低光伏并網(wǎng)微型逆變器的硬件成本;判斷光伏組件是否工作在最大功率點(diǎn)，只需要經(jīng) 過邏輯運(yùn)算和加法運(yùn)算，而不需要乘法運(yùn)算，故程序的執(zhí)行效率高，可節(jié)省數(shù)字控制忍片的 資源。另外若通過工頻電網(wǎng)周期內(nèi)的峰值電流之和的方法，則可有效提高抗干擾能力，從而 增強(qiáng)系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。
[0014] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面繼續(xù)說明。
[0015] 本發(fā)明中設(shè)及的術(shù)語:MPPT(Maximum化wer Point Tracking)，最大功率點(diǎn)跟蹤。
【附圖說明】
[0016] 圖1一一本發(fā)明原理說明示意圖。
[0017] 圖2-一本發(fā)明應(yīng)用電路硬件構(gòu)成示意圖。
[0018] 圖3-一本發(fā)明通過比較峰值電流最大值的大小實(shí)現(xiàn)MPPT的控制流程示意圖。
[0019] 圖4--本發(fā)明通過比較峰值電流之和的大小實(shí)現(xiàn)MPPT的控制流程示意圖。
[0020] 圖5-一本發(fā)明中基于峰值電流之和算法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的實(shí)驗(yàn)波形示意 圖。
[0021] 圖中各標(biāo)號表示對應(yīng)的部件名稱如下：
[0022] 光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)1、電流采樣傳感器2、調(diào)理電路3、程序處理單元4。
[0023] 圖1中的符號名稱：
[0030] 圖4中的符號名稱；
[0031]
【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明的技術(shù)主要技術(shù)思路是：
[0033] 針對當(dāng)前光伏并網(wǎng)微逆變器實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的算法復(fù)雜、跟蹤精度不高、程序的 執(zhí)行效率低和成本較高現(xiàn)狀，提出了基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算 法。
[0034] 下面具體說明本發(fā)明。
[0035] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的部件構(gòu)成：
[0036] 光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)1，電流采樣傳感器2,調(diào)理電路3,程序處理單元4。電流 采樣傳感器2采樣光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)1中的峰值電流is,送到調(diào)理電路3后再送到數(shù) 字控制忍片的程序處理單元4,在半個工頻電網(wǎng)周期內(nèi)，光伏并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)1按電流 臨界連續(xù)工作時，依次得到峰值電流Ipk_i(i = l，2,…，N)。在程序處理單元4中，通過比較 Ipk_i的大小可W得到最大峰值電流Ipk_max;通過對Ipk_i求和可W得到半個工頻周期內(nèi)的峰值 電流之和Ipk_s?。在圖1中，Ip_max是最大峰值電流Ipk_max所在開關(guān)周期的平均電流;Ip_i(i = l， 2，···，Ν)是峰值電流Ipk_i所在開關(guān)周期的平均電流;Ipk_s?為半個工頻電網(wǎng)周期內(nèi)所有峰值 電流Ipk_i之和。
[0037] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)的快速算法，采樣光伏并網(wǎng)微逆變器主 開關(guān)管的峰值電流is,若在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)采樣次數(shù)是N次，則得到N個峰值電流采 樣值，即相應(yīng)程序處理單元4中的Ipk_i，其中i = l，2，…，N。并在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所 采樣的峰值電流Ipk_i進(jìn)行大小比較，從而得到該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流Ipk_"ax， 將所述的最大峰值電流Ipk_max與上一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)得到的最大峰值電流比較大小， 如果所述的最大峰值電流已是最大值，即后續(xù)工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流也都比所 述的最大峰值電流Ipk_max小，那么所述的最大峰值電流Ipk_max所對應(yīng)的工況就是光伏組件的 最大功率輸出狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0038] 在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的N個峰值電流Ipk_i做加法運(yùn)算，從而得到峰 值電流之和Ipk_s?，然后通過比較運(yùn)個峰值電流之和Ipk_s?是否達(dá)到最大值，如果是最大值， 則表明已實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤，否則通過擾動并網(wǎng)電流的給定值，直到峰值 電流之和達(dá)到最大值，最終實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。運(yùn)一結(jié)論的具體推導(dǎo)過程如下：
[0039] 在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的N個峰值電流Ipk_i做加法運(yùn)算，從而得到峰 值電流之和Ipk_s?，將所述的峰值電流之和Ipk_s?與上一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之 和進(jìn)行大小比較，若所述峰值電流之和Ipk_s?達(dá)到最大值，即后續(xù)工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值 電流之和也都比所述峰值電流之和小，那么所述峰值電流之和所對應(yīng)的工況就是光伏組件 的最大功率輸出，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
[0040]下面給出理論分析過程。如圖1中的程序處理單元4所示：逆變器輸出到電網(wǎng)的電 流波形應(yīng)是與電網(wǎng)電壓同步的正弦波，顯然在正弦波的波峰和波谷時輸出電流達(dá)到最大， 此時主開關(guān)管中流過的峰值電流將達(dá)到最大值IPk_max，在相應(yīng)開關(guān)周期內(nèi)的平均電流記作 Ip_max。設(shè)光伏組件的輸出電壓為化，光伏組件的輸出電流為Ii，則光伏組件的平均輸出功率 可W在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)計算得到，如公式(1):
[0041 ]
(1)
[0042] 在一個開關(guān)周期TS內(nèi)，設(shè)開關(guān)管的導(dǎo)通時間為t。。，那么可W得到峰值電流Ipk_max和 對應(yīng)的開關(guān)周期內(nèi)平均電流Ip_max的關(guān)系如式(2):
[0043]
(2)
[0044] 設(shè)電路中變壓器原邊的電感量為Lm，可得光伏組件的電壓化與峰值電流Ipk_max的關(guān) 系，見式(3):
[0052] 忽略損耗，光伏組件的輸出功率就是微逆變器的輸入功率。從式(6)可W看出光伏 組件的輸出功率Pi與12pk_max成正比，且當(dāng)Ipk_i > 0時，光伏組件的輸出功率Pi是Ipk_max的單調(diào) 增函數(shù)?；赪上分析，在最大功率跟蹤控制時，可W通過判斷Ipk_max是否達(dá)到最大值來實(shí) 現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。
[0053] 具體結(jié)合圖3說明，圖3是基于峰值電流最大值判斷的擾動法MPPT控制流程。Igref 是并網(wǎng)電流幅值的給定值，其初始值在初始化程序中給出，A Ig為并網(wǎng)電流幅值的擾動步 長。程序中W工頻電網(wǎng)半周期的整數(shù)倍時間來調(diào)用擾動法MPPT子程序，將當(dāng)前并網(wǎng)電流幅 值給定值IgreKk)所對應(yīng)的工頻電網(wǎng)半周期峰值電流最大值Ipk_"ax化)與上一個峰值電流最 大值Ipk_max化-1)比較大小，若當(dāng)前峰值電流最大值Ipk_max化)大于Ipk_max化-1)，根據(jù)上述分 析知道，此時光伏組件的輸出功率增大，故相應(yīng)的Igref應(yīng)繼續(xù)按同樣的方向進(jìn)行擾動，即若 Igre：Kk)大于Igref化-l)，貝lJ當(dāng)前并網(wǎng)電流的幅值給定應(yīng)修正為Igref化) = Igref化)+AIg，否則 應(yīng)為Igref化）= Igref化)-ΔIg。若當(dāng)前峰值電流最大值Ipk_max化)小于Ipk_max化-l)，根據(jù)上述 分析知道，此時光伏組件的輸出功率減少，故相應(yīng)的Igref應(yīng)按相反的方向進(jìn)行擾動，即若 Igre：Kk)大于Igref化-l)，貝lJ當(dāng)前并網(wǎng)電流的幅值給定應(yīng)修正為Igref化) = Igref化)-AIg，否則 應(yīng)為Igref化）= Igref化)+ΔIg。當(dāng)Ipk_max化)與Ipk_max化-l)近似相等時，則表明光伏組件已工 作在最大功率點(diǎn)，相應(yīng)的Igref則為最大功率點(diǎn)時的并網(wǎng)電流基準(zhǔn)。圖3給出了 W擾動并網(wǎng)電 流幅值與本發(fā)明中所述的峰值電流最大值判斷最大功率點(diǎn)方法相結(jié)合的一種擾動法MPPT 跟蹤控制流程。若W擾動光伏組件的電壓與本發(fā)明相結(jié)合，效果也是一樣。
[0054] 根據(jù)上述分析，基于峰值電流最大值Ipk_"ax的最大功率點(diǎn)快速算法，包含兩個層次 的邏輯大小判斷，首先是在工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)對峰值電流Ipk_i進(jìn)行N次峰值電流大小的比 較，得到該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流最大值Ipk_"ax，然后是將不同工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的 峰值電流最大值進(jìn)行邏輯大小的比較，從而判斷是否已實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。
[0055] 考慮到實(shí)際應(yīng)用過程，所采樣的峰值電流難免受到高頻開關(guān)切換的干擾而出現(xiàn)的 采樣誤差，運(yùn)就會導(dǎo)致最大功率點(diǎn)判斷的錯誤。針對干擾的存在，在數(shù)字控制中經(jīng)常使用平 均濾波的方法。本發(fā)明中將一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的N個峰值電流Ipk_i取和，即通過加法運(yùn) 算得到工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和Ipk_s?，如式(7)。
[0化6]
(7)
[0057]式中，Ipk_i是工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)開關(guān)管在每個開關(guān)周期中的峰值電流，N是工頻電 網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流的采樣次數(shù)，k為常數(shù)。
[005引由式(7)可W看出，當(dāng)lpk_i>0時，逆變器的工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和Ipk_sum 是該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流最大值Ipk_"ax的單調(diào)增函數(shù)。由于單調(diào)增函數(shù)的反函數(shù)也 是單調(diào)增函數(shù)，所W相同工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的Ipk_"ax也是Ipk_s?的單調(diào)增函數(shù)。結(jié)合式(6)得 到的結(jié)論，可W知道，當(dāng)lpk_i>0時，光伏組件輸出功率Pi是工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和 Ipk_sum的單調(diào)增函數(shù)。故光伏組件的最大功率點(diǎn)可W采用工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之和 Ipk_sum的大小來判斷，即可將不同工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和進(jìn)行比較，若當(dāng)某個工 頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和出現(xiàn)最大值，則該工頻電網(wǎng)半周期所對應(yīng)的光伏組件電壓 給定值或并網(wǎng)電流給定值所對應(yīng)的工況就已實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤控制。否則就對光伏組 件的電壓給定值或并網(wǎng)電流的給定值進(jìn)行擾動，直至工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和出 現(xiàn)最大值。
[0059]提出的基于峰值電流之和Ipk_su"的最大功率點(diǎn)快速算法實(shí)現(xiàn)MPPT跟蹤控制，具體 結(jié)合圖4說明。圖4是基于峰值電流之和判斷的擾動法MPPT控制流程。Igref是并網(wǎng)電流幅值 的給定值，其初始值在初始化程序中給出，A Ig為并網(wǎng)電流幅值的擾動步長。程序中W工頻 電網(wǎng)半周期的整數(shù)倍時間來調(diào)用擾動法MPPT子程序，將當(dāng)前并網(wǎng)電流幅值給定值Igref(k) 所對應(yīng)的工頻電網(wǎng)半周期峰值電流之和Ipk_s?化)與上一個峰值電流最大值Ipk_s?化-1)比 較大小，若當(dāng)前峰值電流之和Ipk_sum化)大于Ipk_sum化-1)，根據(jù)上述分析知道，此時光伏組件 的輸出功率增大，故相應(yīng)的Igref應(yīng)繼續(xù)按同樣的方向進(jìn)行擾動，即若IgreKk)大于IgreKk- 1 )，則當(dāng)自U并網(wǎng)電流的幅值給走應(yīng)修正為Igref化）二Igref化)+ Δ Ig ,否則應(yīng)為Igref化）=Igref 化)-Alg。若當(dāng)前峰值電流之和Ipk_sum化)小于Ipk_sum化-1)，根據(jù)上述分析知道，此時光伏組 件的輸出功率減少，故相應(yīng)的Igref應(yīng)按相反的方向進(jìn)行擾動，即若IgreKk)大于IgreKk-l)， 則當(dāng)自U并網(wǎng)電流的幅值給走應(yīng)修正為Igref化)二Igref化)-Δ Ig ,否則應(yīng)為Igref化)=Igref化)+ Alg。當(dāng)Ipk_max化)與Ipk_max化-1)近似相等時，則表明光伏組件已工作在最大功率點(diǎn)，相應(yīng)的 Igref則為最大功率點(diǎn)時的并網(wǎng)電流基準(zhǔn)。圖4給出了 W擾動并網(wǎng)電流幅值與本發(fā)明中所述 的峰值電流之和判斷最大功率點(diǎn)方法相結(jié)合的一種擾動法MPPT跟蹤控制流程。若W擾動光 伏組件的電壓與本發(fā)明相結(jié)合，效果也是一樣。
[0060] 本發(fā)明提出的基于峰值電流之和Ipk_sum的最大功率點(diǎn)快速算法，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn) 的判斷主要包括兩個層次。第一是求出工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和，然后是將不同 工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和進(jìn)行大小的邏輯比較。運(yùn)種方法設(shè)及加法運(yùn)算，和邏輯 比較，故程序運(yùn)行速度快，執(zhí)行效率高。和基于峰值電流最大值Ipk_max的最大功率點(diǎn)快速算 法相比，由于功率大小的判斷由工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和的大小比較決定，避免 了開關(guān)干擾造成的影響，從而可有效的提高抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0061] 由上分析可知:若采用本發(fā)明所提出的基于峰值電流的最大功率點(diǎn)快速算法，與 并網(wǎng)電流幅值擾動法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制，無需采樣光伏組件的電壓化，且不需要輸入 電壓化與輸入電流Ii相乘得到具體的功率Pi，就可W得到最大功率點(diǎn)。故本發(fā)明中提出的基 于峰值電流最大值Ipk_"ax的最大功率點(diǎn)快速算法，能提高最大功率點(diǎn)算法的速度和執(zhí)行效 率，節(jié)省程序的資源;同時可W省去輸入電壓的采樣環(huán)節(jié)，從而降低成本。
[0062] 從上述分析可知：通過調(diào)節(jié)并網(wǎng)電流幅值的給定Igref的大小，或調(diào)節(jié)光伏組件的 電壓給定值，通過適當(dāng)?shù)目刂坪?，若工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流最大值或峰值電流之和 處于最大值，就表明光伏組件已工作在最大功率點(diǎn)。
[0063] 本發(fā)明的一個具體實(shí)施例子如下：
[0064] 將本發(fā)明基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法應(yīng)用在245W的 反激型光伏并網(wǎng)微逆變器中，如圖2所示:光伏組件的輸入電壓范圍：Ui = 22V~50V，額定電 網(wǎng)電壓vg= 180~265V，額定電網(wǎng)頻率50化/60Hz，電網(wǎng)頻率范圍47-51.5/57~60.5化。反激 電路的中的主M0S管采用英飛凌190N15NS，反激變壓器副邊續(xù)流二極管的型號為Cree公司 的C4D02120A，電流傳感器采用EPC0S公司的B82801B305A125,運(yùn)算放大器采用微忍的 MCP6022-I，控制忍片采用飛思卡爾的單片機(jī)MK10DX64VLF5。
[0065] 反激型微逆變器主開關(guān)管化中的電流is由電流傳感器TR2采樣，應(yīng)比是100:1，傳感 器的副邊采樣電阻Ri將采樣電流變成電流采樣信號，送到電流調(diào)理電路，調(diào)理電路中的運(yùn) 放MCP6022-I將電流采樣信號變換成單片機(jī)所能接受的信號，送單片機(jī)中程序處理單元進(jìn) 行處理。在單片機(jī)的程序處理單元中，通過簡單的加法運(yùn)算得到工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值 電流之和Ipk_s?，然后采用如圖4的擾動法MPPT控制，通過比較工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的大小，找 到了相應(yīng)的并網(wǎng)電流給定值Igref，并網(wǎng)電流環(huán)采用PI控制，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)施例的最大功率 點(diǎn)跟蹤，圖5所示為最大功率跟蹤的實(shí)驗(yàn)波形，MPPT跟蹤精度達(dá)0.99?？梢姳景l(fā)明提出的方 法是有效的。
[0066] 實(shí)施例未采用傳統(tǒng)的功率計算和功率比較得到最大功率點(diǎn)的跟蹤控制方法，也沒 有采樣光伏組件的輸入電壓，只是采用了峰值電流求和的加法運(yùn)算，并采用峰值電流大小 比較的邏輯算法，故相應(yīng)程序運(yùn)算單元的運(yùn)算速度較快且執(zhí)行效率較高；實(shí)施例的并網(wǎng)微 逆變器由于省去了光伏組件的電壓采樣電路，成本較低。發(fā)明的基于峰值電流最大功率點(diǎn) 快速算法不僅適用于反激型并網(wǎng)微型逆變器，推挽型高頻鏈并網(wǎng)微型逆變器，而且適用于 所有峰值電流控制的微逆變器電路拓?fù)洹?br>[0067] 從W上的描述可知，發(fā)明的基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算 法，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0068] (1)不需要電壓采樣電路，降低了成本；
[0069] (2)發(fā)明的快速算法節(jié)約了數(shù)字控制忍片的資源，提高了算法的速度，提高了程序 的執(zhí)行效率；
[0070] (3)發(fā)明的快速算法應(yīng)用廣泛，不僅僅局限于光伏并網(wǎng)微逆變器，還可用在光伏離 網(wǎng)逆變器；
[0071] (4)在中小功率的風(fēng)力發(fā)電中也可W利用運(yùn)一快速算法實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤。
[0072] 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可W對其中的一些技術(shù)特征作出一 些替換和變形，運(yùn)些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法，其特征在于采樣光伏并網(wǎng) 微逆變器主開關(guān)管的峰值電流，并在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的峰值電流進(jìn)行大小 比較，得到該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流;將所述的最大峰值電流與上一個工頻電 網(wǎng)半周期內(nèi)得到的最大峰值電流比較大小，如果所述的最大峰值電流已是最大值，即后續(xù) 工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流也都比所述的最大峰值電流小，那么所述的最大峰值電 流所對應(yīng)的工況就是光伏組件的最大功率輸出，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。2. 基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法，其特征在于所述采樣光伏 并網(wǎng)微逆變器主開關(guān)管的峰值電流，并在一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)將所采樣的峰值電流做加 法運(yùn)算，從而得到峰值電流之和;將所述的峰值電流之和與上一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰 值電流之和比較大小，若所述峰值電流之和達(dá)到最大值，即后續(xù)工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值 電流之和也都比所述峰值電流之和小，那么所述峰值電流之和所對應(yīng)的工況就是光伏組件 的最大功率輸出，即實(shí)現(xiàn)了光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。3. 基于權(quán)利要求1所述的基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速算法，其 特征在于所述的工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流，光伏并網(wǎng)微逆變器的平均輸入功率是 工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)最大峰值電流的增函數(shù)，故可根據(jù)工頻半周期內(nèi)的最大峰值電流是否達(dá) 到最大值，來判斷光伏組件是否已實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤;如果工頻半周期內(nèi)的最大峰值 電流沒有達(dá)到最大值，則可以通過擾動并網(wǎng)電流的給定值，直到工頻半周期內(nèi)的最大峰值 電流穩(wěn)定在最大值，從而實(shí)現(xiàn)光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。4. 基于權(quán)利要求1或2或3中所述的基于峰值電流的光伏并網(wǎng)微逆變器最大功率點(diǎn)快速 算法，其特征在于所述的工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的最大峰值電流和工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流 之和，還在于一個工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)得到的最大峰值電流是該工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流 之和的增函數(shù)，因而光伏并網(wǎng)微逆變器的平均輸入功率也是工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)峰值電流之 和的增函數(shù)，故可根據(jù)工頻電網(wǎng)半周期內(nèi)的峰值電流之和是否達(dá)到最大值，來判斷光伏組 件是否已實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤，如果工頻半周期內(nèi)的最大峰值電流沒有達(dá)到最大值，則 可以通過擾動并網(wǎng)電流的給定值，直到工頻半周期內(nèi)的峰值電流之和穩(wěn)定在最大值，從而 實(shí)現(xiàn)光伏組件的最大功率點(diǎn)跟蹤。
【文檔編號】G05F1/67GK106058927SQ201610502982
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】方宇, 馬明明
【申請人】揚(yáng)州大學(xué)