光伏阵列的最大功率跟踪控制系统以及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源应用领域，特别是涉及一种光伏阵列的最大功率跟踪控制系统以及方法。
【背景技术】
[0002]在当今能源日益紧张的情况下，太阳能作为一种清洁型可再生能源，得到了广泛使用，而光伏发电又是目前利用太阳能的主要方式之一，但是光伏发电的普及还存在诸多问题。为了能高效利用太阳能电池，需要进行对光伏阵列的最大功率点进行跟踪。
[0003]目前，常用的光伏阵列最大功率跟踪控制方法有:固定电压法、扰动观察法、增量电导法和模糊控制等，但是，这几种算法步长的选择存在一定的困难:当步长较大时最大功率跟踪速度快，但在最大功率点附近会出现较大的功率振荡；步长较小时，最大功率点附近的功率振荡会显著减弱，但系统对外界环境变化的响应能力会变差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种光伏阵列的最大功率跟踪控制系统以及方法，其能够有效地提高光伏发电系统的转换效率。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种光伏阵列的最大功率点跟踪系统，其至少包括:模数转换单元，用于接收指示光伏阵列反馈的模拟电压信号、指示光伏阵列电流的模拟电流信号以及参考升压信号，并将所述信号转换为数字信号；微处理单元，用于接收并存储指示光伏阵列反馈的模拟电压信号、指示光伏阵列电流的模拟电流信号以及参考升压信号所转换的数字信号，并与实时采样的电压信号和/或电流信号比较后，生成开关管的脉宽调制信号的占空比指令；驱动单元，用于根据所述微处理单元产生的开关管的脉宽调制信号的占空比指令产生不同的占空比，进一步调节光伏阵列的电压和电流。
[0006]优选地，所述微处理单元设定电压基准参考值为开路电压的0.76倍。
[0007]本发明还提供一种光伏阵列的最大功率点跟踪方法，其至少包括设定参考电压值Upv_ref和/或参考电流值Ipv_ref ;采集当前时刻的电压V (t)和电流I⑴；根据当前时刻的电压V(t)和电流I(t)计算当前的功率值P(t);判断扰动方向；追踪到最大功率点，输出电压保持不变，将此时的V (t+Ι)赋给参考电压值Upv_ref。
[0008]优选地，设定电压基准参考值Upv_ref为开路电压Uoc的0.76倍。
[0009]优选地，所述当前的功率值P⑴等于当前时刻电压V⑴与当前时刻电流I⑴的乘积。
[0010]优选地，所述判断扰动方向的步骤即判断dP/dv的值D的分布。进一步地，所述判断dP/dV的值D的分布进一步包括:判断D是否大于0，当结果为是时，进一步判断D是否大于上限值Ad2，当结果为否时，进一步判断D是否小于下限值Adl ;当D大于上限值Ad2，则 V(t+1) = V(t)+DK, P(t+1) = P(t);当0 小于上限值 Ad2，则则 V(t+1) =V(t) + Ad2，P(t+1) = P(t);当0 小于下限值 Adl，则 V(t+1) = V(t)+DK，P(t+l) = P(t);当0 大于下限值 Adl，则则 V(t+1) = V(t) + Adl，P(t+l) = P(t)0
[0011]以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
【附图说明】
[0012]图1所示为本发明一个实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪系统的直流-直流转换器的控制系统的方框示意图；
[0013]图2所示为如图1所示实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪系统的直流-直流转换器的控制系统的电路示意图；
[0014]图3所示为本发明一个实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪方法的流程示意图图。
【具体实施方式】
[0015]以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些【具体实施方式】进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0016]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的结构、组件和设备未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0017]图1所示为本发明一个较佳实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪控制系统的方框示意图。
[0018]如图所示，本发明的光伏阵列的最大功率点跟踪系统至少包括模数转换单元10、微处理单元20以及驱动单元30。
[0019]所述模数转换单元10接收指示光伏阵列反馈的模拟电压信号Vpv、指示光伏阵列电流的模拟电流信号Ipv以及参考升压信号Vboost，并将所述信号转换为数字信号。
[0020]所述微处理单元20接收并存储指示光伏阵列反馈的模拟电压信号Vpv、指示光伏阵列电流的模拟电流信号Ipv以及参考升压信号Vboost所转换的数字信号，并经过升压电路接到逆变电路上进行并网，由于光伏阵列处于最大功率点时的电压约为开路电压(Uoc)的0.76倍，因此，所述微处理单元20设定电压基准参考值Uref = 0.76Uoc，并与实时采样的外环电压比较得到电流内环参考信号与采样的电流信号比较后，这样生成开关管的脉宽调制信号的占空比指令。
[0021]所述驱动单元30根据所述微处理单元20产生的开关管的脉宽调制信号的占空比指令产生不同的占空比，进一步调节光伏阵列的电压和电流。
[0022]图2所示为图1所示实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪系统的直流-直流转换器的控制系统的电路示意图。然而，本领域技术人员应当悉知的是，本发明的光伏阵列的最大功率点跟踪系统的直流-直流转换器的控制系统并不局限于图2所示的具体实施电路，任何不脱离本发明旨意的其他变形实施例也属于本发明主张权利的覆盖范围。
[0023]图3所示为本发明一个实施例的光伏阵列的最大功率点跟踪方法的流程示意图图。
[0024]步骤S1:设定参考电压值Upv_ref和/或参考电流值Ipv_ref。由光伏阵列的输出特性可知，在光照和温度不变时有且仅有一个