一种最大功率点的跟踪方法及装置制造方法

一种最大功率点的跟踪方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种最大功率点的跟踪方法及装置，所述方法包括在当前周期内执行以下步骤：根据第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功率判断工作环境是否发生变化，如果是，计算第一参数并将第一参数与第一阈值以及0进行比较；若第一参数的绝对值小于第一阈值，将第二工作点作为下一周期的最佳工作点；若第一参数的绝对值大于第一阈值，根据第一参数和0的关系，将第一工作点或者第三工作点作为下一周期的最佳工作点。可见本发明提出了一种在工作环境变化时确定最佳工作点的方式，以实现在工作环境发生变化时减少工作点的误判，提高跟踪最大功率点的准确性。
【专利说明】一种最大功率点的跟踪方法及装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电【技术领域】，尤其是涉及一种最大功率点的跟踪方法及装置。

【背景技术】
[0002] 根据光伏电池板的输出特性可知，在特定的工作环境下，光伏电池板存在一个唯 一的最大功率点。为了在当前工作环境下尽可能地提高发电量，通常会利用跟踪最大功率 点（MPPT)技术，随时调整光伏电池板的输出电压，使其始终跟踪当前工作环境下最大功率 点对应的电压。
[0003] 现有技术通常通过扰动法实现MPPT，其具体实现方式是在一个周期内对光伏电池 板的工作点实施扰动，根据扰动后的工作点的功率变化，判断当前周期的工作点是位于光 伏电池板P-U曲线图的，左侧区段、最大功率点区段还是右侧区段，从而确定下一周期的最 佳工作点。
[0004] 然而在光伏电池的实际应用中，工作环境（比如光照、温度等）变化会造成P-U曲 线的偏移，但是现有技术中上述MPPT的方式并没有考虑工作环境的变化对输出功率的影 响，因此很容易在工作环境发生变化时造成工作点的误判，导致不能准确地实现对最大功 率点的跟踪，从而造成发电量的下降。


【发明内容】

[0005] 本发明解决的技术问题在于提供一种最大功率点的跟踪方法及装置，以实现在工 作环境发生变化时减少工作点的误判，从而提商跟踪最大功率点的准确性，以进一步提商 发电量。
[0006] 为此，本发明解决技术问题的技术方案是：
[0007] 本发明提供了一种最大功率点的跟踪方法，所述方法包括在当前周期内执行以下 步骤：
[0008] 将当前周期的最佳工作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进行扰动以采集三 个工作点的输出电压和输出电流；所述三个工作点包括第一工作点、第二工作点和第三工 作点；
[0009] 根据所述输出电压和所述输出电流，计算所述第一工作点、所述第二工作点和所 述第三工作点的输出功率；其中，所述第一工作点对应的输出电压为U1，输出功率为P1， 所述第二工作点对应的输出电压为U2,输出功率为P2,所述第三工作点对应的输出电压为 U3,输出功率为P3 ;且，Ul < U2 < U3 ;
[0010] 根据所述输出功率判断工作环境是否发生变化，如果是，计算第一参数并将所述 第一参数与第一阈值以及〇进行比较；
[0011] 若所述第一参数的绝对值小于所述第一阈值，将所述第二工作点作为下一周期的 最佳工作点；
[0012] 若所述第一参数的绝对值大于所述第一阈值，根据所述第一参数和0的关系，将 所述第一工作点或者所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点。
[0013] 本发明还提供了一种最大功率点的跟踪装置，所述装置包括：
[0014] 扰动单元，用于将当前周期的最佳工作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进 行扰动以采集三个工作点的输出电压和输出电流；所述三个工作点包括第一工作点、第二 工作点和第三工作点；
[0015] 计算单元，用于根据所述输出电压和所述输出电流，计算所述第一工作点、所述第 二工作点和所述第三工作点的输出功率；其中，所述第一工作点对应的输出电压为U1，输 出功率为P1，所述第二工作点对应的输出电压为U2,输出功率为P2,所述第三工作点对应 的输出电压为U3,输出功率为P3 ;且，Ul < U2 < U3 ;
[0016] 判断单元，用于根据所述输出功率判断工作环境是否发生变化，如果是，计算第一 参数并将所述第一参数与第一阈值以及〇进行比较，若所述第一参数的绝对值小于所述第 一阈值，将所述第二工作点作为下一周期的最佳工作点；若所述第一参数的绝对值大于所 述第一阈值，根据所述第一参数和0的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作为 下一周期的最佳工作点。
[0017] 通过上述技术方案可知，本发明在当前周期下，会根据三个工作点的输出功率判 断工作环境是否发生变化，如果是，则会计算出第一参数，并将第一参数与第一阈值以及〇 进行比较，从而确定出如何选取出下一周期的最佳工作点。可见本发明中提出了一种用于 在工作环境变化时确定最佳工作点的方式，以实现在工作环境发生变化时减少工作点的误 判，从而提1?跟踪最大功率点的准确性，以进一步提1?发电量。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1为光伏电池板P-U曲线图；
[0019] 图2为本发明提供的一种方法实施例的流程示意图；
[0020] 图3为本发明提供的一种计算第一参数的流程示意图；
[0021] 图4为光照增强时的P-U曲线移动方式示意图；
[0022] 图5为本发明提供的另一种方法实施例的流程示意图；
[0023] 图6为本发明提供的一种装置实施例的结构示意图；
[0024] 图7为本发明提供的另一种装置实施例的结构示意图。

【具体实施方式】
[0025] 现有技术通常通过扰动法实现MPPT，其具体实现方式是在一个周期内对光伏电池 板的工作点实施扰动，根据扰动后的工作点的功率变化，判断当前周期的工作点是位于光 伏电池板P-U曲线图的，左侧区段、最大功率点区段还是右侧区段，从而确定下一周期的最 佳工作点。例如图1所示，一个周期的起始工作点位于点2,实施两次扰动后的工作点分别 位于点1和点3,其中点1的输出电压为U1，输出功率为P1，点2的输出功率为U2,输出功 率为P2,点3的输出功率为U3,输出功率为P3,并且有Ul < U2 < U3。根据从点1扰动至 点2、点3时的功率变化，即可以判断出当前周期的工作点是位于P-U曲线图中的，左侧区 段、最大功率点区段还是右侧区段。这里说明左侧区段、最大功率点区段和右侧区段：当判 断出PAPPP 1，确定点2如图1所示位于左侧区段，因此选择点3作为下一周期的最佳工作 点，当判断出WP1时，确定点2位于右侧区段，因此选择点1作为下一周期的最佳工作 点，当判断出P^PAP1时，确定点2位于中间区段，即最大功率点区段，因此仍然选择点2作 为下一周期的最佳工作点。
[0026] 然而在光伏电池板的实际应用中，工作环境（比如光照、温度等）变化会造成P-U 曲线的偏移，但是现有技术中上述MPPT的方式并没有考虑工作环境的变化对P-U曲线的影 响，有些时候甚至无法判断出工作点，很容易造成工作点的误判，导致不能准确地实现对最 大功率点的跟踪，从而造成发电量的下降。比如，若上述例子判断出点1、点2和点3分别对 应的功率不满足以下关系中的任一项：PAPpp 1，Pyp^p1，以及P^ppp1，则根据现有的MPPT 无法判断出下一周期的工作点。
[0027] 而在本发明实施例中，提供一种最大功率点的跟踪方法及装置，以实现在工作环 境变化时给出一种工作点的判断方式，在工作环境发生变化时减少工作点的误判，从而提 1?跟踪最大功率点的准确性，以进一步提1?发电量。
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 请参阅图2,本发明提供了最大功率点的跟踪方法的一种实施例，本实施例的方法 用于一个周期，即一个MPPT周期内，因此通过循环执行本实施例的方法，能够实时地跟踪 光伏电池板的最大功率点。
[0030] 本实施例的方法包括在当前周期内执行以下步骤：
[0031] S201 :将当前周期的最佳工作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进行扰动以 采集三个工作点的输出电压和输出电流；所述三个工作点包括第一工作点、第二工作点和 第三工作点。其中，第一工作点对应的输出电压为U1，输出功率为P1，第二工作点对应的 输出电压为U2,输出功率为P2,第三工作点对应的输出电压为U3,输出功率为P3 ;U1 <U2 < U3。
[0032] 最佳工作点指的是理论上计算出的光伏电池板输出最大功率时的工作点，可以通 过控制器（例如MPPT控制器）控制光伏电池板工作在最佳工作点。当前周期的最佳工作 点根据上一周期的判断结果确定出。
[0033] 在本步骤中，以最佳工作点作为起始工作点，扰动两次以获得三个工作点，并且分 别采集这三个工作点的输出电压以及输出电流。需要说明的是，这三个工作点中包括最佳 工作点。
[0034] S202 :根据步骤S201中采集的第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出电压 和所述输出电流，计算第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功率。
[0035] 由于输出功率为输出电压和输出电流的乘积，因此根据三个工作点的输出电压和 输出电流，即能够计算出三个工作点中每个工作点的输出功率。
[0036] S203 :根据步骤S202计算出的第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功 率，判断工作环境是否发生变化，如果是，执行S204。
[0037] 实际上根据三个工作点的输出功率的变化，既能够判断当前的工作环境是否发生 变化，实际上也就是判断当前工作环境对应的P-U曲线是否发生变化。具体实现时可以判 断所述输出功率是否符合预置规律，其中所述预置规律指的是假设P-U曲线不发生变化时 输出功率的所有可能变化规律。例如，该步骤可以包括：判断是否满足以下关系中的至少一 项：
[0038] PPP2A，P^P2CP1，以及 P^PAP1
[0039] 如果否，则判定工作环境发生变化，因此执行步骤S204。
[0040] 本步骤中如果判断工作环境是否发生变化的判断结果为否，则可以根据现有技术 中的任一种方式实现最大功率点的跟踪，比如现有技术的MPPT扰动法。
[0041] S204 :计算第一参数并将第一参数与第一阈值以及0进行比较。若第一参数的绝 对值小于第一阈值，执行S205 ;若第一参数的绝对值大于第一阈值，执行S206。
[0042] S205 :将第二工作点，即输出电压位于中间值的工作点作为下一周期的最佳工作 点，结束当前周期的流程。
[0043] 此时第一参数的绝对值小于第一阈值，也就是判断出当前周期的最佳工作点位于 P-U曲线的最大功率点区段，因此从三个工作点中选取出输出电压位于三个工作点的输出 电压的中间值的工作点作为下一周期的最佳工作点。
[0044] S206 :根据第一参数和0的关系，将第一工作点或者第三工作点作为下一周期的 最佳工作点，结束当前周期的流程。
[0045] 此时第一参数的绝对值大于第一阈值，也就是判断出当前周期的最佳工作点位于 P-U曲线的左侧区段或者右侧区段，因此从三个工作点中选取出输出电压为三个工作点的 输出电压的最大或最小的工作点作为下一周期的最佳工作点。
[0046] 下面说明第一参数的获取方式。
[0047] 如图3所示，在本发明实施例中，第一参数的计算式通过以下步骤获取：
[0048] S301 :将工作点il至工作点jl的功率变化量作为第一组功率变化量，将工 作点i2至工作点j2的功率变化量/7作为第二组功率变化量，从而确定出两组功率变 化量。
[0049] 其中工作点il、工作点jl、工作点i2和工作点j2中有两个工作点为同一工作点， 并且工作点il与工作点jl不为同一工作点，工作点i2和工作点j2不为同一工作点。第 一工作点、第二工作点和第三工作点分别是工作点il、工作点jl、工作点i2和工作点j2中 不同的三个工作点。例如，若工作点il与工作点i2为同一工作点，此时第一工作点、第二 工作点和第三工作点可以分别为工作点il、工作点jl和工作点j2。
[0050] S302 :将每组功率变化量分别通过第一因子和第二因子表示，其中第一因子表示 为APu的倍数，APu为扰动基准步长对应的输出功率变化；第二因子表示为倍数， Λ Pn为在扰动周期内工作环境变化导致的输出功率变化。
[0051] 下面重点说明如何将每组功率变化量通过第一因子和第二因子表示。
[0052] 光伏电池板的P-U曲线呈非线性关系，但是在很小的区间内则可以近似为线性区 间，因此在本发明中将每次扰动对应的输出电压和输出功率近似为线性区间，也就是说假 设扰动基准步长AU对应的功率变化量为AP u，则kAU(V)对应的功率变化量为kAP"。本 发明中由于每次扰动的扰动周期很短，因此在扰动周期内由于工作环境变化引起的功率变 化量也可以近似相同，也就是为+ Λ Pn或者-Λ Pn (正负号表示增大或者减小）。因此可以 将任两个工作点的输出功率的变化量表示为包括AP1^P ΛPn的多项式。
[0053] 例如,工作点jl至工作点il的功率变化量可以通过下式表示：
[0054] APl ^ = Pi - Pji = Cil · AP1. + Zj1 · ΔΡΥ
[0055] 其中$为工作点il的输出功率，巧为工作点jl的输出功率， flI = Δ?/,.ιΛ Mt/，4 χ(Δ?;.ιΛ /Δ?)，Δ?/;ιΛ为工作点J1至工作点η的扰动电压 差，Λυ为扰动基准步长，AQ为工作点J1与工作点η的扰动时间差，从工作点J1至工作 点il由工作环境变化所引起的输出功率变大时symbi = 1，变小时symbi = -1，At为扰动 周期。
[0056] 工作点j2至工作点i2的功率变化量可以通过下式表示：
[0057] APiih =Pi - Ph = α2 APu+b2- APn
[0058] 其中忍为工作点i2的输出功率，S2为工作点j2的输出功率， 屮=AR a / At/，Zj2 =吵wZ)2 X (Δ。/ Δ?)，Δ?/沾为工作点j2至工作点i2的扰动电 压差，Λ U为扰动基准步长，为工作点j2与工作点i2的扰动时间差，从工作点j2至工 作点i2由工作环境变化所引起的输出功率变大时Symb2 = 1，变小时Symb2 = -1，At为扰 动周期。
[0059] 需要说明的是，在本发明中，在表示两个参量（比如第一参量和第二参量）之间的 差值时，第一参量至第二参量的差值指的是从第一参量变化至第二参量的变化矢量（即带 有正、负号），第一参量与第二参量的差值指的是第一参量和第二参量的变化矢量。因此，在 上述公式中，、Δ/^2、Δ￡/α、均为矢量，Δ。和Δ。均为标量。
[0060] 在图4中假设光照变强，点1为工作点il，点2为工作点jl，假设点2至点1的 扰动电压差为AU12 = - AU，扰动时间差At12 = At，则可知点2至点1的功率变化量为： ΔΡ12 = _APu+APn。
[0061] S303 :通过对所述两组功率变化量进行运算以消去所述ΛΡΝ，获取包括两组功率 变化量的多项式，并作为第一参数的计算式。
[0062] 由于工作环境变化带来的ΛΡΝ属于外界干扰，它的作用是叠加在所有工作点的电 压扰动量上，可以视为一种共模信号量。而本发明中判断最佳工作点所依据的是AP u，即一 种差模信号量，因此需要消除δρν。
[0063] 对 Δ/^，=八-/) = A · Δ/! + 匀.Δ/^ 和 二八-A = α2 · Δ〇72 · ΔΡ、. 进行运算以消去ΛΡΝ，则能够得到下式：
[0064] b2 APi^. -· APi h ={a^b2-a2-b^)· APi,
[0065] 因此在本发明实施例中，第一参数通过·&2· Miyi -Α· Δ/^2计算。
[0066] 其中，可以根据三个工作点的输出功率计算出Δ/^和Δ/^.:的真实值，从而计算 出h 的真实值作为第一参数。
[0067] 可以看出，本发明实施例在获取第一参数时，实际上是通过三个工作点之间的功 率变化量，消除工作环境变化所引起的功率变化，能够反映出仅由电压扰动所引起的功率 变化，从而能够在工作环境发生变化时，根据电压扰动所引起的功率变化判断出下一周期 的最佳工作点。
[0068] 通过上述技术方案可知，本发明实施例在当前周期下，会根据三个工作点的输出 功率判断工作环境是否发生变化，如果是，则将第一参数与第一阈值以及0进行比较，从而 确定出如何选取出下一周期的最佳工作点；其中第一参数通过h -ZvMy2计算，实 际上第一参数是通过三个工作点的功率变化量消除了工作环境变化所引起的功率变化，因 此能够反映出仅由电压扰动所引起的功率变化，从而能够在工作环境发生变化时，根据电 压扰动所引起的功率变化判断出下一周期的最佳工作点。可见本发明实施例中提出了一种 用于在工作环境变化时确定最佳工作点的方式，以实现在工作环境发生变化时减少工作点 的误判，从而提1?跟踪最大功率点的准确性，以进一步提1?发电量。
[0069] 在本发明实施例中，根据第一参数和0的关系，具体是选取最大还是最小的工作 点，取决于第一参数的计算式A ·Δ/^ - A 中，八巧力和^力的选取。而其中Δ/^ 和Δ/^·:的选取，则还可以取决于上一周期的最佳工作点是位于太阳能电池板的ρ-υ曲线 的左侧区段、最大功率区段还是右侧区段，下面通过一个优选实施例加以说明。
[0070] 请参阅图5,本发明提供了最大功率点的跟踪方法的另一种实施例，本实施例的方 法用于一个周期，即一个MPPT周期内，因此通过循环执行本实施例的方法，能够实时地跟 踪光伏电池板的最大功率点。
[0071] 本实施例的方法包括在当前周期内执行以下步骤：
[0072] S501 :将当前周期的最佳工作点作为第二工作点，以相同的扰动周期分别向不同 的扰动方向扰动至第一工作点和第三工作点，采集第一工作点、第二工作点和第三工作点 的输出电压和输出电流。其中，第一工作点对应的输出电压为U1，输出功率Ρ1，第二工作点 对应的输出电压为U2,输出功率为Ρ2,第三工作点对应的输出电压为U3,输出功率为Ρ3, Ul < U2 < U3 ;第一工作点、第二工作点和第三工作点分别是工作点il、工作点jl、工作点i2 和工作点j2中不同的三个工作点。
[0073] 其中具体地，若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的左侧区段，将当前周期的 最佳工作点作为第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至第一工作点和第三工作点，即， 先从第二工作点扰动至第一工作点，再从第一工作点扰动至第三工作点。
[0074] 若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的最大功率点区段，将当前周期的最佳工 作点作为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至第三工作点和第一工作点，即，先 从第二工作点扰动至第三工作点，再从第三工作点扰动至第一工作点。
[0075] 若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的右侧区段，将当前周期的最佳工作点作 为第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至第三工作点和第一工作点，即，先从第二工作 点扰动至第三工作点，再从第三工作点扰动至第一工作点。
[0076] 这种扰动方式的目的主要是为了保证最后扰动的工作点更加接近于最大功率点 区段，以便于可以保持工作在最后扰动的工作点，减少扰动次数。
[0077] 在本发明实施例中，还可以根据上一周期确定出的最佳工作点在P-U曲线所位于 的区段，设置在当前周期进行扰动时的扰动步长。其中扰动步长指的是一次扰动前后，光伏 电池板的输出电压的电压差。下面给出一种设置kl、k2、k3、k4和k5共五种扰动步长系数 的优选方式。扰动步长系数与扰动基准步长的乘积即为扰动步长。需要说明的是，由于当 前周期为光伏电池板开始工作的第一个周期等原因所导致上一周期没有最佳工作点，则可 以假设上一周期的最佳工作点处于左侧区段、右侧区段或者最大功率点区段中的任一个区 段。
[0078] 若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的左侧区段，当前周期在进行扰动后，第 一工作点和第二工作点的电压差为kl AU ;第二工作点和第三工作点的电压差为k2 ΛU。也 就是说，从第二工作点扰动至第一工作点时的扰动步长为kl Λ U，从第一工作点扰动至第三 工作点时的扰动步长为（kl+k2) AU。
[0079] 若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的最大功率点区段，当前周期在进行扰 动后，第一工作点和第二工作点的电压差为k5AU ;第二工作点和第三工作点的电压差为 k5 Λ U。也就是说，从第二工作点扰动至第三工作点时的扰动步长为k5 Λ U，从第三工作点扰 动至第一工作点时的扰动步长为（2k5) ΛU。
[0080] 若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的右侧区段，当前周期在进行扰动后，第 一工作点和第二工作点的电压差为k4 AU ;第二工作点和第三工作点的电压差为k3 ΛU。也 就是说，从第二工作点扰动至第三工作点时的扰动步长为k3 Λ U，从第三工作点扰动至第一 工作点时的扰动步长为（k3+k4) AU。
[0081] 一般在距离最大功率点区段比较远时，输出功率的损失会比较大，因此本发明实 施例在设置扰动步长的一种优选原则是，在当前周期进行扰动时，扰动后的工作点越接近 于最大功率点区段，则扰动步长越大，以实现减少功率损失。例如以上述设置kl、k2、k3、k4 和k5共五种扰动步长系数的方式为例，若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的左侧区 段，则说明第三工作点最接近于最大功率点区段，第一工作点最远离于最大功率点区段，因 此有k2 > kl ;若上一周期的最佳工作点位于P-U曲线的右侧区段，则说明第三工作点最远 离于最大功率点区段，第一工作点最接近于最大功率点区段，因此有k3 < k4。
[0082] S502 :根据步骤S501中采集的第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出电压 和输出电流，计算第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功率。
[0083] S503 :根据步骤S502计算出的第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功 率，判断工作环境是否发生变化，如果否，执行S504。如果是，则执行S505。
[0084] 例如，该步骤中的根据第一工作点、第二工作点和第三工作点的输出功率判断工 作环境是否发生变化可以包括：判断是否满足以下关系中的至少一项：
[0085] PPP2A，P^P2CP1，以及 P^PAP1
[0086] 如果否，则判定工作环境发生变化。
[0087] S504 :判断工作环境没有发生变化，计算并更新第一阈值。在本发明实施例中，由 于第一参数实际上反映的是仅由电压扰动所引起的功率变化，因此本发明实施例在选取第 一阈值时，一般通过工作环境未发生变化时的第一工作点、第二工作点和第三工作点的功 率变化量计算得到。下面给出一种优选的计算方式。
[0088] 第一阈值Λ Pdyn通过下式计算：
[0089] Δ Pdyn =c* (I Δ P121 + I Δ P321)
[0090] I AP12I为工作环境未发生变化时第一工作点与第二工作点的输出功率之差的绝 对值，g卩I AP12I = IP1-P2I = IP2-P1I ; I AP32I为工作环境未发生变化时第二工作点和第三 工作点的输出功率之差的绝对值，S卩I λρ32| = |p3-p2| = |p2-p3|。其中系数c根据上一周 期的最佳工作点所位于的区段进行设置。下面具体说明C的推导过程。
[0091] 第一参数的绝对值通过下式计算：

【权利要求】
1. 一种最大功率点的跟踪方法，其特征在于，所述方法包括在当前周期内执行以下步 骤： 将当前周期的最佳工作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进行扰动以采集三个 工作点的输出电压和输出电流；所述三个工作点包括第一工作点、第二工作点和第三工作 占. 根据所述输出电压和所述输出电流，计算所述第一工作点、所述第二工作点和所述第 三工作点的输出功率；其中，所述第一工作点对应的输出电压为U1，输出功率为P1，所述第 二工作点对应的输出电压为U2,输出功率为P2,所述第三工作点对应的输出电压为U3,输 出功率为P3 ;且，Ul<U2 <U3 ; 根据所述输出功率判断工作环境是否发生变化，如果是，计算第一参数并将所述第一 参数与第一阈值以及〇进行比较； 若所述第一参数的绝对值小于所述第一阈值，将所述第二工作点作为下一周期的最佳 工作点； 若所述第一参数的绝对值大于所述第一阈值，根据所述第一参数和〇的关系，将所述 第一工作点或者所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参数通过下式计算： bI-~b\- ? 6 丨X(Δ/,|Λ/Δ/)，二吵-.2X(Δ?/:/Δ?)，Δ、为工作点J1 与工作点η 的扰动时间差，从所述工作点jl至所述工作点il由工作环境变化所引起的输出功率变大 时symbi= 1，变小时symbi= -1，为工作点j2与工作点i2的扰动时间差，从所述工 作点j2至所述工作点i2由工作环境变化所引起的输出功率变大时Symb2 = 1，变小时Symb2 =-1，At为所述扰动周期；所述为所述工作点W至所述工作点η的功率变化量， Af,/,:为所述工作点j2至所述工作点i2的功率变化量；所述工作点il、所述工作点jl、所 述工作点i2和所述工作点j2中有两个工作点为同一工作点，且所述工作点il与所述工作 点jl不为同一工作点，所述工作点i2和所述工作点j2不为同一工作点，所述第一工作点、 所述第二工作点和所述第三工作点分别是所述工作点Π、所述工作点jl、所述工作点i2和 所述工作点j2中不同的三个工作点。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将当前周期的最佳工作点作为起始 工作点，以相同的扰动周期进行扰动以采集三个工作点的输出电压和输出电流包括： 若上一周期的最佳工作点位于太阳能电池板的P-U曲线的左侧区段，将当前周期的 最佳工作点作为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第一工作点和所述第 三工作点，采集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的输出电压和输出电 流； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的最大功率点区段，将当前周期的最佳工 作点作为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第三工作点和所述第一工作 点，采集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的输出电压和输出电流； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的右侧区段，将当前周期的最佳工作点作 为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第三工作点和所述第一工作点，采 集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的输出电压和输出电流。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，扰动至所述工作点il的时间晚于扰动至 所述工作点jl的时间；扰动至所述工作点i2的时间晚于扰动至所述工作点j2的时间；定 义工作点i3为所述工作点il和所述工作点jl中不与所述工作点i2和所述工作点j2中 任一工作点相同的工作点，定义工作点j3为所述工作点i2和所述工作点j2中不与所述工 作点il和所述工作点jl中任一工作点相同的工作点，扰动至所述工作点i3的时间晚于扰 动至所述工作点j3的时间； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的左侧区段，所述根据所述第一参数和O的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点，包括： 若所述第一参数大于〇,将所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点；以及，若所述 第一参数小于〇,将所述第一工作点作为下一周期的最佳工作点； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的最大功率点区段或者右侧区段，所述根 据所述第一参数和〇的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作为下一周期的最佳 工作点，包括： 若所述第一参数大于〇,将所述第一工作点作为下一周期的最佳工作点；以及，若所述 第一参数小于0,将所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 基于上一周期的最佳工作点在所述P-U曲线所位于的区段，设置在当前周期进行扰动 时的扰动步长。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在当前周期进行扰动时，扰动后的工作点 越接近于最大功率点区段，则扰动步长越大。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输出功率判断工作环境是 否发生变化包括： 判断是否满足以下关系中的至少一项： PAPAP1,WP1，以及P3(P2)P1 如果否，则判定工作环境发生变化。
8. -种最大功率点的跟踪装置，其特征在于，所述装置包括： 扰动单元，用于将当前周期的最佳工作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进行扰 动以采集三个工作点的输出电压和输出电流；所述三个工作点包括第一工作点、第二工作 点和第三工作点； 计算单元，用于根据所述输出电压和所述输出电流，计算所述第一工作点、所述第二工 作点和所述第三工作点的输出功率；其中，所述第一工作点对应的输出电压为U1，输出功 率为P1，所述第二工作点对应的输出电压为U2,输出功率为P2,所述第三工作点对应的输 出电压为U3,输出功率为P3 ;且，Ul<U2 <U3 ; 判断单元，用于根据所述输出功率判断工作环境是否发生变化，如果是，计算第一参数 并将所述第一参数与第一阈值以及〇进行比较，若所述第一参数的绝对值小于所述第一阈 值，将所述第二工作点作为下一周期的最佳工作点；若所述第一参数的绝对值大于所述第 一阈值，根据所述第一参数和O的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作为下一 周期的最佳工作点。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一参数通过下式计算： b2 APiji-b,-APij2; 尽二吵"7/)丨X(Α，;ι,ι,/Δ?)，办2 =吵W办2X(Aii2)2/Δ，），Δ?ω为工作点ji与工作点ii的扰动时间差，从所述工作点jl至所述工作点il由工作环境变化所引起的输出功率变大 时Symb1= 1，变小时Symb1=-1，八(^为工作点j2与工作点i2的扰动时间差，从所述工 作点j2至所述工作点i2由工作环境变化所引起的输出功率变大时Symb2=1，变小时Symb2 =-1，At为所述扰动周期；所述为所述工作点jl至所述工作点il的功率变化量， 为所述工作点j2至所述工作点i2的功率变化量；所述工作点il、所述工作点jl、所 述工作点i2和所述工作点j2中有两个工作点为同一工作点，且所述工作点il与所述工作 点jl不为同一工作点，所述工作点i2和所述工作点j2不为同一工作点，所述第一工作点、 所述第二工作点和所述第三工作点分别是所述工作点Π、所述工作点jl、所述工作点i2和 所述工作点j2中不同的三个工作点。
10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述扰动单元用于将当前周期的最佳工 作点作为起始工作点，以相同的扰动周期进行扰动以采集三个工作点的输出电压和输出电 流，包括： 所述扰动单元用于，若上一周期的最佳工作点位于太阳能电池板的P-U曲线的左侧区 段，将当前周期的最佳工作点作为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第 一工作点和所述第三工作点，采集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的 输出电压和输出电流；以及， 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的最大功率点区段，将当前周期的最佳工 作点作为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第三工作点和所述第一工作 点，采集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的输出电压和输出电流；以 及， 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的右侧区段，将当前周期的最佳工作点作 为所述第二工作点，以相同的扰动周期先后扰动至所述第三工作点和所述第一工作点，采 集所述第一工作点、所述第二工作点和所述第三工作点的输出电压和输出电流。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，扰动至所述工作点π的时间晚于扰动 至所述工作点jl的时间；扰动至所述工作点i2的时间晚于扰动至所述工作点j2的时间； 定义工作点i3为所述工作点il和所述工作点jl中不与所述工作点i2和所述工作点j2 中任一工作点相同的工作点，定义工作点j3为所述工作点i2和所述工作点j2中不与所述 工作点il和所述工作点jl中任一工作点相同的工作点，扰动至所述工作点i3的时间晚于 扰动至所述工作点j3的时间； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的左侧区段，所述判断单元用于根据所 述第一参数和〇的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作为下一周期的最佳工作 点，包括： 所述判断单元用于，若所述第一参数大于0,将所述第三工作点作为下一周期的最佳工 作点；以及，若所述第一参数小于0,将所述第一工作点作为下一周期的最佳工作点； 若上一周期的最佳工作点位于所述P-U曲线的最大功率点区段或者右侧区段，所述判 断单元用于所述根据所述第一参数和0的关系，将所述第一工作点或者所述第三工作点作 为下一周期的最佳工作点，包括： 所述判断单元用于，若所述第一参数大于0,将所述第一工作点作为下一周期的最佳工 作点；以及，若所述第一参数小于0,将所述第三工作点作为下一周期的最佳工作点。
12. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 设置单元，用于基于上一周期的最佳工作点在所述P-U曲线所位于的区段，设置在当 前周期进行扰动时的扰动步长。
13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在当前周期进行扰动时，扰动后的工作 点越接近于最大功率点区段，则扰动步长越大。
14. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述判断单元用于根据所述输出功率判 断工作环境是否发生变化包括： 所述判断单元用于判断是否满足以下关系中的至少一项： PAPAP1,WP1，以及P3(P2)P1 如果否，则判定工作环境发生变化。
【文档编号】G05F1/67GK104238624SQ201410528192
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】曹金虎, 张凤岗, 倪华, 耿后来, 金曼, 李浩源, 伍永富 申请人:阳光电源股份有限公司