专利名称：用于跟踪光伏模块的最大功率点的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于跟踪光伏电池或模块的最大功率点(MPP)的方法和设备。更具体地，本发明涉及一种如下的方法和设备其可以用于在单相光伏应用中快速且精确地跟踪最大功率点而无需测量来自光伏电池或模块的输出电流，以及在电池的辐照和温度迅速变化的环境中快速且精确地跟踪最大功率点。
背景技术：
众所周知，在光伏(PV)电池、模块或阵列的领域中使用最大功率点跟踪器 (MPPT)，其试图确保从受辐照的电池提取最大的可用功率。大多数传统的MPPT方法传送PV电压基准，该PV电压基准随后在有限带宽比例积分(PI)控制器中用于产生电网侧电流基准的幅值。通常以i-v或p-v曲线的形式表示光伏电池或模块的电压和电流输出特性，如图 1所示。在图ι中，i-v曲线为在i = 1处开始并在V = 1处结束的曲线，而P-V曲线为在电压ν = Vmpp时具有最大功率点的曲线。在
图1中示出了 PV板的最重要的电气特性。图1示出了短路电流(Ise)，该短路电流(Isc)为电池可以产生的电流的最大值，并且其是在短路条件(V = 0V)下产生的。开路电压(Vre)对应于在开路条件(i = OA)下产生的电压的最高值。另外，图1示出了最大功率点(MPP)，该最大功率点(MPP)为PV电池产生最大功率(Pmpp = Vmpp · Impp)的工作点(电压为Vmpp和电流为Impp)。电压和电流之间的关系可以表达成如下静态隐式非线性
权利要求
1.一种用于跟踪光伏模块的最大功率点的方法，所述方法包括 测量所述光伏模块的输出电压(Vc)，确定连接到所述光伏模块的逆变器的输出电压(e)， 测量连接到所述光伏模块的所述逆变器的输出电流G1)，其特征在于， 使用所测量出的所述光伏模块的输出电压定义与电容器能量相关的变量(ζ)， 从所定义的变量(ζ)中提取二次谐波分量(ζ ),使用所定义的变量(ζ)、所测量出的所述逆变器的输出电流G1)和所确定的所述逆变器的输出电压(e)来估计模块输出功率(P)的二次谐波分量(ρ )， 将所获得的二次谐波分量彼此相乘， 从所获得的乘积(pz )中提取直流分量({pz)DC )，以及通过在比例积分算法中使用所提取的直流分量来形成控制信号(P ；，其中，所述控制信号用于控制连接到所述光伏模块的所述逆变器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信号(P)的形成包括根据所述光伏模块的输出电压、所述逆变器的输出电压和所述逆变器的输出电流来估计所述模块的功率的直流分量(t )，使用所估计出的、所述模块的功率(P)的直流分量(P )作为前馈信号并从所述前馈信号中减去所述比例积分算法的输出，并且使用所述控制信号(P)作为电流幅值基准。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信号(Vref)的形成包括 将所提取的所述直流分量((pz)DC )乘以常数(β)，以及将所述光伏模块的输出电压(Vc)与所获得的乘积相加，以产生所述控制信号(Vref)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信号(Vref)的形成包括 获取所提取的所述直流分量((pz)DC )的符号，将所述符号与常数(β )相乘，以及将所述光伏模块的输出电压(V。)与所获得的乘积相加，以产生所述控制信号(Vref)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信号(Vref)的形成包括 对所提取的所述直流分量((pz)DC )求积分，以及将该积分与常数(β)相乘以产生所述控制信号(VMf)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述控制信号(Vref)作为所述逆变器的电压基准，以控制所述光伏模块的输出电压。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述控制信号(Vref)作为比例积分算法的输入，以获得用于控制所述光伏模块的电流幅值的控制信号(P)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制信号(P)的形成包括 计算与所述电容器能量相关的变量的二次谐波分量的平方，从所计算出的平方中提取直流分量，将所述模块的功率的二次谐波分量与所述变量(ζ)的二次谐波分量的乘积的直流分量除以所述变量(ζ)的二次谐波的平方的直流分量，以及将所述除法的结果馈送到比例积分算法，以获得控制信号(P)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，与所述电容器能量相关的变量⑴定义为电容器电压的平方除以二( z = i )=2
10.一种用于跟踪光伏模块的最大功率点的设备，所述设备包括 用于测量所述光伏模块的输出电压的装置，用于确定连接到所述光伏模块的逆变器的输出电压(e)的装置， 用于测量连接到所述光伏模块的所述逆变器的输出电流G1)的装置，其特征在于， 用于使用所测量出的所述光伏模块的输出电压定义与电容器能量相关的变量(ζ)的装置，用于从所定义的变量(ζ)中提取二次谐波分量(ζ )的装置，用于使用所定义的变量(ζ)、所测量出的所述逆变器的输出电流G1)和所确定的所述逆变器的输出电压(e)来估计模块输出功率(P)的二次谐波分量(ρ )的装置， 用于将所获得的二次谐波分量彼此相乘的装置， 用于从所获得的乘积(pz ；)中提取直流分量({pz)DC )的装置，以及用于通过在光伏算法中使用所提取的直流分量形成用于控制连接到所述光伏模块的逆变器的控制信号(P ；vref)的装置。
11.一种包括权利要求10所述的设备的光伏逆变器。
全文摘要
本发明提供了一种用于跟踪光伏模块的最大功率点的方法和设备，其中，所述方法包括测量光伏模块的输出电压(vC)；确定连接到光伏模块的逆变器的输出电压(e)；测量连接到光伏模块的逆变器的输出电流(i1)。该方法还包括使用所测量出的PV模块输出电压定义与电容器能量相关的变量(z)；从所定义的变量(z)中提取二次谐波分量使用所定义的变量(z)、所测量出的逆变器的输出电流(i1)和所确定的逆变器的输出电压(e)来估计模块输出功率(p)的二次谐波分量将所获得的谐波分量彼此相乘；从所获得的乘积提取直流分量以及通过在PI算法中使用所提取的直流分量来形成用于控制连接到光伏模块的逆变器的控制信号(P；vref)。
文档编号G05F1/67GK102411396SQ201110288698
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月19日 优先权日2010年9月21日
发明者图奥马斯·普利, 格拉尔多·埃斯科巴尔, 马蒂·卡尔帕宁 申请人:Abb研究有限公司