[实用新型]一种两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统

说明书

本实用新型涉及光伏发电系统的控制技术领域，特别是涉及一种两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统。

随着能源的日益枯竭，太阳能以其独特的优势成为人们关注视的焦点，近年来光伏发电在国际范围内得到了快速发展。光伏电池的光电转换效率低是光伏发电的主要问题之一，现有技术中通过电力电子技术和控制技术实现光伏发电的最大功率跟踪是解决这一问题的有效措施。

在小型独立光伏系统中多采用带开关直流升压电路（BOOST电路）升压的两级式拓扑结构，因此研究两级式光伏逆变器最大功率跟踪控制系统非常重要。MPPT（最大功率点跟踪，Maximum Power Point Tracking）控制器是传统太阳能充放电控制器的升级换代产品。MPPT控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值（VI）使系统以最高的效率对蓄电池充电。

MPPT控制器应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是光伏系统中非常重要的组件。

目前常用的MPPT控制器的工作原理包括恒电压跟踪法（CVT）、扰动观察法、电导增量法、最优梯度法等。现有的恒定电压跟踪法控制器启动时具有良好的稳定性，但是对环境的适应性差。而其他几种方法的控制适应性强，但在启动时均存在采样误差影响启动的问题。

由光伏（PV）阵列的输出特性曲线可知，在开路电压附近的电压采样的微小偏差即会造成电流值的较大偏差，而系统的启动工作点是从开路电压处开始，因而在使用电流值进行控制判断时就可能造成系统的控制判断错误，影响系统MPPT启动的稳定性。两级式光伏并网逆变器在进行最大功率跟踪时，容易出现直流母线电压波动较大，系统运行不稳定的问题，该问题的出现是由于直流侧能量和交流侧馈入电网的能量不平衡造成的。如果直流侧进入母线电容的能量大于交流侧馈入电网的能量，则母线电容上的电压就会升高。极端的情况是，后级逆变器不工作，如果前面最大功率跟踪没有必要的保护，母线电压会不断升高；相反的情况是，如果交流侧馈入电网的功率大于直流侧的功率，母线电压就会降低。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高光伏发电系统的发电效率的两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统，包括：用于在开机时监测光伏阵列的开路电压的电压检测电路，用于通过电压环控制使光伏阵列的输出电压从开路电压向最大功率点移动并在光伏阵列的输出电压达到指令电压后进行最大功率点跟踪控制的电压环控制电路；其中所述电压检测电路连接所述电压环控制电路。

作为上述技术方案的优选，电压环控制电路包括用于完成最大功率点跟踪的DC‑DC控制部分，以及用于稳定母线电压和控制输出与电网电压同频同相的并网电流的DC‑AC控制部分。

作为上述技术方案的优选，其中DC‑DC控制部分包括：

作为上述技术方案的优选，其中DC‑DC控制部分包括：

获取单元，连接光伏电池板以获取光伏电池板的输出电压和输出电流；

调控单元，用于将检测到的输出电压与参考电压进行比较，并将误差经过比例调节器调节后生成脉冲调制信号；所述调节单元连接升压电路以使所述升压电路根据该脉冲调制信号调节占空比。

作为上述技术方案的优选，所述电压环控制电路还包括限压电路。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型的两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统结构简单、成本低廉。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为自适应占空比扰动电路的原理示意图；

图3为电压环控制电路的DC‑DC控制部分的原理示意图。

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型的实施例提供一种如图1所示两级式光伏并网逆变器的最大功率跟踪控制系统，包括：用于在开机时监测光伏阵列的开路电压的电压检测电路1，用于通过电压环控制使光伏阵列的输出电压从开路电压向最大功率点移动并在光伏阵列的输出电压达到指令电压后进行最大功率点跟踪控制的电压环控制电路2；其中所述电压检测电路1连接所述电压环控制电路2。其中，电压检测电路1在开机时检测光伏阵列的开路电压，并将开路电压乘以0.75作为恒定电压控制启动时的指令电压。电压环控制电路2通过电压环控制使光伏阵列的输出电压从开路电压开始往最大功率点方向移动，并在当光伏阵列的输出电压达到指令电压后采用自适应占空比扰动电路进行MPPT控制。