一种基于多点步进法的及其与CVT组合的MPPT跟踪方法以及光伏逆变器与流程

本发明属于光伏发电，特别涉及一种基于多点步进法的及其与cvt组合的mppt跟踪方法以及光伏逆变器。

背景技术：

1、在太阳能并网发电系统中，太阳能电池是将光能直接转换成电能的一种半导体器件，在一定光能下，如何有效增加太阳能电池的输出功率，从而充分利用太阳能，提高整个太阳能并网发电系统的发电效率具有重要意义。

2、通过对太阳能电池输出功率特性进行研究，发现太阳能电池输出功率p与光照强度w和环境温度t有关，如图1所示，为相同t不同w下的p-u特性曲线，其中，u为太阳能电池输出电压；图2为相同w不同t下的p-u特性曲线。从图1可以看出，太阳能电池最大输出功率随光照强度增强而变大，并且，在同一光照环境下具有唯一的最大输出功率点。在最大输出功率点左侧，输出功率随太阳能电池输出电压上升呈近似线性上升趋势；到达最大输出功率点后，输出功率开始快速下降，并且，下降速度远大于上升速度。图2中，太阳能电池输出功率总的变化趋势与图1相似。

3、因此，太阳能电池输出功率与光照强度和环境温度关系密切，当外部环境变化时，太阳能电池输出功率也会产生较大的变化，如何对光伏发电系统进行控制，使太阳能电池工作在最大输出功率点附近，是提高太阳能电池效率的有效方式。

4、mppt(maximum power point tracking，最大功率点跟踪)是目前采用比较广泛的一种太阳能电池功率点控制策略，通过实时改变并网发电系统的工作状态，跟踪太阳能电池的最大输出功率点，从而实现太阳能电池最大功率输出。具体的，通过改变控制量，使太阳能电池的输出电压发生变化，通过变化前后输出功率对输出电压的差分，判断当前工作点在p-u特性曲线上的位置，进而判断下一步控制量的变化方式，从而使太阳能电池工作点逐渐向最大输出功率点靠近。

5、光伏逆变器的mppt跟踪包括cvt、扰动法、电导法等多种方法，目前大多采用mppt控制策略的现有控制器使用电压扰动法跟踪太阳能电池的最大输出功率点，具有扰动跟踪速率较低、跟踪稳定性较差的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种基于多点步进法的及其与cvt组合的mppt跟踪方法以及光伏逆变器。

2、本发明具体技术方案如下：

3、本发明提供一种基于多点步进法的mppt跟踪方法，光伏逆变器中的控制器上装载有最大功率跟踪模块，所述最大功率跟踪模块从太阳能电池板的输出端口采集输出电压信号和输出电流信号，并通过对输出电压信号和输出电流信号的处理结果控制母线的输出电压，所述最大功率跟踪模块对输出电压信号和输出电流信号的处理方法具体如下：

4、s1：根据输出电压信号和输出电流信号计算输出功率；

5、s2：以输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标构建p-u特性曲线图；

6、s3：在p-u特性曲线图上自起始点开始，按照步长s向终点爬行，将爬行的点作为采样点；

7、s4：在采样周期t内，对采样点进行n次采样；

8、s5：比较n次采样点斜率的大小，根据斜率大小判断最大功率点的位置，并将最大功率的对应的电压信号发送给太阳能电池板的母线。

9、一种基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，光伏逆变器中的控制器上装载有最大功率跟踪模块，且所述光伏逆变器中集成有boost升压电路，所述最大功率跟踪模块从太阳能电池板的母线上采集输出电压信号和输出电流信号，并通过对输出电压信号和输出电流信号的处理结果控制母线的输出电压，所述最大功率跟踪模块对输出电压信号和输出电流信号的处理方法具体如下：

10、s100：采集boost升压电路的输入直流电压信号，并将输入直流电压信号与母线的输出电压信号进行比较，若直流电压信号大于输出电压信号，则进行基于多点步进法的mppt跟踪方法，若直流电压信号小于输出电压信号，则进行步骤s200；

11、s200：根据输出电压信号和输出电流信号计算输出功率；

12、s300：以输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标构建p-u特性曲线图；

13、s400：确定p-u特性曲线图上的最大功率点，并将最大功率点对应的输出电压值与最大功率点电压指令值进行比较，若输出电压值等于最大功率点电压指令值，则向太阳能电池板的母线发送输出电压不变的指令，若输出电压值大于最大功率点电压指令值，则向太阳能电池板的母线发送减小输出电压的指令，输出电压值小于最大功率点电压指令值，则向太阳能电池板的母线发送增大输出电压的指令。

14、一种光伏逆变器，光伏逆变器包括主电路和控制电路，主电路包括光伏组串、母线、boost升压电路、逆变电路和滤波电路，控制电路包括控制器；所述光伏组串通过母线将直流电压信号传输给所述boost升压电路，boost升压电路将光伏输入直流电压信号升压后传输给所述逆变电路，所述逆变电路将升压后的直流电压信号转换成交流电压信号后经滤波电路滤波后并入电网；所述控制器上装载有最大功率跟踪模块，所述最大功率模块执行上述任一所述的mppt跟踪方法。

15、本发明所取得的有益效果：

16、本发明提供一种新的基于多点步进法的mppt跟踪方法，采集太阳能电池板母线上的输出电压信号和输出电流信号构建p-u特性曲线，并对p-u特性曲线上的点进行采样，根据采样点的斜率判断最大功率点的位置后反控制母线以最大功率位置对应的电压值输出，该方法可以提高mppt跟踪的稳定性，以及可以提高mppt跟踪的效率。

技术特征：

1.一种基于多点步进法的mppt跟踪方法，光伏逆变器中的控制器上装载有最大功率跟踪模块，所述最大功率跟踪模块从太阳能电池板的输出端口采集输出电压信号和输出电流信号，并通过对输出电压信号和输出电流信号的处理结果控制母线的输出电压，其特征在于，所述最大功率跟踪模块对输出电压信号和输出电流信号的处理方法具体如下：

2.如权利要求1所述的基于多点步进法的mppt跟踪方法，其特征在于，步骤s3中，爬行的步长周期为△t。

3.如权利要求2所述的基于多点步进法的mppt跟踪方法，其特征在于，步骤s3中步长s的取值和步骤s4中采样周期t的值根据采样点的方向而定。

4.如权利要求3所述的基于多点步进法的mppt跟踪方法，其特征在于，采样点方向的判断方法具体为：

5.一种基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，光伏逆变器中的控制器上装载有最大功率跟踪模块，且所述光伏逆变器中集成有boost升压电路，所述最大功率跟踪模块从太阳能电池板的母线上采集输出电压信号和输出电流信号，并通过对输出电压信号和输出电流信号的处理结果控制母线的输出电压，其特征在于，所述最大功率跟踪模块对输出电压信号和输出电流信号的处理方法具体如下：

6.如权利要求5所述的基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，其特征在于，所述boost升压电路包括boost1电路、boost2电路以及分别与boost1电路、boost2电路相连的第一旁路和第二旁路，所述第一旁路和第二旁路分别接收母线bus1+和母线bus2+的直流电压信号，当第一旁路和第二旁路的直流输入电压信号大于母线上的输出电压信号，boost1电路和boost2电路被旁路不工作。

7.如权利要求5所述的基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，其特征在于，所述最大功率点电压指令值等于系数×太阳能电池板的开路电压，且所述最大功率点电压指令值为最大功率跟踪模块设定好的。

8.如权利要求6所述的基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，其特征在于，所述系数为0.78。

9.如权利要求6所述的基于多点步进法与cvt组合的mppt跟踪方法，其特征在于，当boost升压电路被旁路后，太阳能电池板的实际输出电压为母线电压，否则实际输出电压为pv电压。

10.一种光伏逆变器，其特征在于，光伏逆变器包括主电路和控制电路，主电路包括光伏组串、母线、boost升压电路、逆变电路和滤波电路，控制电路包括控制器；所述光伏组串通过母线将直流电压信号传输给所述boost升压电路，boost升压电路将光伏输入直流电压信号升压后传输给所述逆变电路，所述逆变电路将升压后的直流电压信号转换成交流电压信号后经滤波电路滤波后并入电网；所述控制器上装载有最大功率跟踪模块，所述最大功率模块执行权利要求1-9任一所述的mppt跟踪方法。

技术总结
本发明属于光伏发电技术领域，特别涉及一种基于多点步进法的及其与CVT组合的MPPT跟踪方法以及光伏逆变器。本发明提供一种新的基于多点步进法的MPPT跟踪方法，采集太阳能电池板母线上的输出电压信号和输出电流信号构建P‑U特性曲线，并对P‑U特性曲线上的点进行采样，根据采样点的斜率判断最大功率点的位置后反控制母线以最大功率位置对应的电压值输出，该方法可以提高MPPT跟踪的稳定性，以及可以提高MPPT跟踪的效率。

技术研发人员：仇鹤,张继征,陈子栋
受保护的技术使用者：帝森克罗德集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13