[发明专利]一种基于扰动法的光伏逆变器MPPT控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能光伏发电系统的MPPT控制装置及方法，特别是一种基于扰动法的光伏逆变器MPPT控制装置及方法，属于光伏逆变器的最大功率点跟踪技术领域。

背景技术

太阳能光伏发电技术是将取之不尽的太阳能转化为电力的技术，正在被人们渐渐的接受并广泛的应用。然而现在想让光伏发电技术广泛应用还比较困难，其中最重要的原因就是太阳能电池转化效率比较低，造成光伏发电成本较高。MPPT控制算法就是为了更完全地使用太阳能电池，提高电池利用效率。现常用的MPPT算法为扰动法，虽然扰动法使用很方便，但也有两点缺点：其一是会让光伏逆变器在MPP点左右震荡，从而导致能量损失，降低太阳能电池的效率；其二是普通的扰动法的扰动步长难以确定，如果步长太大则增加震荡的程度，如果步长过小的话则会增加寻找MPP点的时间。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题与不足，为了提高太阳能电池的使用效率，本发明提供一种更高效、稳定的基于扰动法的MPPT控制装置及方法。

技术方案：一种基于扰动法的光伏逆变器MPPT控制装置，在太阳能光伏发电系统用于跟踪太阳能电池组件的最大功率点，包括直流电压电流检测电路、驱动电路、交流电流采样电路、电网电压采样电路以及DSP处理器；所述直流电压电流检测电路与太阳能光伏组件的直流输出端相连；所述交流电流采样电路的输入端接太阳能逆变器的输出端；所述电网电压采样电路的输入端接公用电网的单相输入端；所述驱动电路的输出端接光伏逆变器中的各个开关的控制端；所述DSP处理器为基于MPPT算法的DSP处理器，且包括AD模块和PWM输出模块，直流电压电流检测电路、交流电流采样电路以及电网电压采样电路的输出端和DSP处理器的AD输入端相连，DSP处理器的PWM输出端和驱动电路输入端相连。

一种基于扰动法的光伏逆变器MPPT控制方法，包括如下步骤：

首先，将直流电压电流检测电路检测到的直流电压和直流电流、交流电流采样电路检测到交流电流、电网电压采样电路检测到交流电压分别通过DSP处理器的AD模块转化成数字信号；

其次，DSP处理器通过MPPT算法以及SPWM算法对所述数字信号进行计算，并将计算结果通过PWM输出模块控制光伏逆变器中的开关，使得整个光伏逆变器能够正常的运转；其中，DSP处理器通过MPPT算法控制光伏逆变器中的开关占空比进行扰动的方法如下：

步骤301中，根据实际应用的光伏发电系统初始化参数，所述参数包括比例系数Kp、系统参数Ks、积分时间常数T、微分时间常数Td，最小误差值                                                ，然后根据所述参数计算出PID控制表达式中的系数，

a0=Ks*Kp*(1+T/Ti+Td/T)，a1=-Ks*Kp*(1+2*Td/T)，a2=Ks*Kp*Td/T；

步骤302中，直流电压电流检测电路将检测到的太阳能电池组件的直流输出电压和太阳能电池组件的直流输出电流传输给DSP处理器，并通过DSP处理器的AD模块转化成数字信号，得到太阳能电池组件的直流输出电压值U(k)和直流输出电流值I(k)，其中U(k 和I(k)分别表示在第k次进行MPPT控制中读取的直流输出电压值和直流输出电流值，并利用公式P(k)=U(k)*I(k)计算出太阳能电池组件的输入功率；

步骤303中，根据P(k)、U(k)以及上一次PID控制中的P(k-1)和U(k-1)计算系统偏差；

步骤304中，判断系统偏差的绝对值是否小于最小误差值，如果，说明此时太阳能电池组件已经工作在了最大功率点，不需要对光伏逆变器中的开关占空比进行扰动，然后跳至步骤307；如果，说明则太阳能电池组件还没工作在最大功率点，需要进行扰动，计算出相应的扰动值，最终的计算结果d为此扰动值加上SPWM算法计算出的结果， DSP处理器根据最终结果通过PWM输出模块向驱动电路发出光伏逆变器中各个开关的信号，进入步骤305；

步骤305中，根据结合光伏发电系统的PID控制表达式

计算出此次PID控制的扰动值，其中的a0、a1、a2、Ks、Kp、T、Td都在步骤301中设定完毕，经过PID控制表达式计算出来的扰动值有个特点，当太阳能电池组件工作点距离最大功率点越远时，就越大，当太阳能电池组件工作点距离最大功率点越近时，就越小；

步骤306中，为了下一次PID控制做准备，设置和，；，然后跳至步骤308；