[发明专利]一种扰动观察最大功率点的跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种扰动观察最大功率点的跟踪装置。

背景技术

在电力系统领域中，为了使PV模块、组串或阵列提供最大输出功率，必须使其工作在其MP(maximum power,简写为MP，中文译文：最大功率)点。因此最大跟踪技术是PV发电系统的重要基础技术之一。目前MPPT(MPPT--maximum power point tracker，最大功率点跟踪)的主要算法有：定电压跟踪技术、电导增量技术和扰动观察技术等。

定电压跟踪技术是假设温度和环境影响可以略去不计，MP点的电压V_mp近似等于0.79倍的开路电压V_oc。通过测量开路电压确定MP点的电压。具有简单易行、成本低等优点。但因为开路电压依赖环境温度，所以误差太大。有些文献介绍用温度补偿消除其误差。更严重的问题是，当PV组串的某个PV模块出现硬遮蔽时，这种方法基本失灵。基于在MP点功率-电压的导数等于零的原理，推导出了电导增量技术。其基本原理是在MP点PV组串输出电导的变化率等于其直流电导的负值。因此，通过比较电导的变化率与直流电导确定搜索的方向。这种方法控制精度高、响应速度快、适应光照值不断变换的工况。它的缺点如下：1)因为差分对高频干扰十分敏感，用差分求取电导变化率时易于受到干扰；2)对传感器要求比较苛刻。由于MP点的电压是温度的函数，如果考虑到硬遮蔽现象，使得组串的电压变化范围较大；电流是光照值的函数，如果发生了软遮蔽组串电流的变化范围会更大。需要使用高精度-变量程的电压和电流传感器才能满足要求，从而导致了硬件成本造价昂贵。

扰动观察技术基本原理是每隔一定的时间间隔，增加或减少PV组串(Photovoltaic,光伏,简写为PV)的输出电压，观察变动后的功率变化方向，确定下一步是增加或减少输出功率。这种算法简单易行。所以扰动观察法(P&O-MPPT法)是目前普遍使用的MMPT方法，但扰动观察法存在着三大问题，其一是MP点的稳态振荡，导致了最大功率点的平均输出功率下降；其二是光照突变导致偏离MP点，失去跟踪能力；其三是精确性、收敛性与快速性之间有着不可协调的结构性矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种扰动观察最大功率点的跟踪装置，该装置能够解决精确性、收敛性与快速性之间的矛盾，避免了传统算法在MP点附近存在稳态振荡的现象，提高了PV组串的平均输出功率。

一种扰动观察最大功率点的跟踪装置，所述装置包括DC-DC变换器、PV组串和MPPT单元，其中：

所述DC-DC变换器单元包含有小信号模型、控制器和前馈控制器，该DC-DC变换器单元作为电流跟踪系统，在PV发电系统进入稳态后，该DC-DC变换器单元的输出电流跟踪输入参考电流的变化；

所述PV组串是由多个PV模块组成的PV串联支路，所述DC-DC变换器单元的输出电流作为该PV组串的输出电流；

所述MPPT单元包括直流功率通道和基波功率通道，所述直流功率通道提取所述PV组串输出功率的直流成分，所述基波功率通道提取所述PV组串输出功率的基波分量；

在所述基波功率通道中设置有一个平方器，利用该平方器保证有效功率增量始终为正值，使新的工作点更接近最大功率MP点。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置能够解决精确性、收敛性与快速性之间的矛盾，避免了传统算法在MP点附近存在稳态振荡的现象，提高了PV组串的平均输出功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供扰动观察最大功率点的跟踪装置的结构示意图；

图2为本发明所举实例的装置工作原理示意图；

图3为本发明所举实例中DC-DC变换器单元的结构示意图。

具体实施方式

下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。