CN108803769A - 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和*** - Google Patents

太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN108803769A
CN108803769A CN201710290015.XA CN201710290015A CN108803769A CN 108803769 A CN108803769 A CN 108803769A CN 201710290015 A CN201710290015 A CN 201710290015A CN 108803769 A CN108803769 A CN 108803769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
photovoltaic
maximum power
current
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710290015.XA
Other languages
English (en)
Inventor
周前进
王德林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui China Grid Power Design Co Ltd
Original Assignee
Anhui China Grid Power Design Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui China Grid Power Design Co Ltd filed Critical Anhui China Grid Power Design Co Ltd
Priority to CN201710290015.XA priority Critical patent/CN108803769A/zh
Publication of CN108803769A publication Critical patent/CN108803769A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括：将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；计算光伏电池的输出电流；计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；根据P‑U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。有效地提高光伏阵列的输出功率，且***成本较低。

Description

太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***
技术领域
本发明涉及太阳能光伏阵列技术领域，涉及一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***。
背景技术
在新能源应用技术中，太阳能发电以其无污染、无噪声、可再生等优点而备受青睐。光伏发电是当前利用太阳能的主要方式之一。虽然光伏发电与常规发电相比有技术条件的限制,如投资成本高、***运行的随机性等,但由于它利用的是可再生的太阳能,而且作为清洁能源无大气和放射性污染,因此其具有良好的发展前景。
单独的光伏电池由于输出电压低，电流小，功率小而不能大规模使用，实际使用中多使用光伏阵列。光伏阵列大规模使用时，通常将多个同种光伏通过合理的串并联连结在一起形成高电压、大电流、大功率的功率源，用在各种光伏电站、光伏屋顶等项目中。
由于光伏电池的输出电压和输出电流随着日照强度和电池结温的变化具有强烈的非线性,因此在特定的工作环境下存在着一个唯一的最大功率输出点(MPP)。在实际的应用***中,自然光的辐射强度及大气的透光率均处于动态变化中,为了在同样的日照强度和电池结温下获得尽可能多的电能,就存在着一个最大功率输出点跟踪(MPPT)的问题。最大功率点跟踪(MPPT)是光伏发电***中的一项核心技术，它是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率，使得光伏阵列始终输出最大功率。在不同的太阳能辐照度条件下，最大功率点是不同的。温度不同时，最大功率点也不同。在实际应用中,对于一些庞大的光伏阵列,由于安装环境的光照、通风等条件限制,难以保证每列电池组件的温度和入射光强一致,有时还会出现偏差。在不同时刻所接收的入射光强度存在很大偏差,如果仍然按照固定的阵列输出,就会因各电池组件的温度和入射光强的差异而导致每列电池组件在最大功率输出下的电压不一致。此时只有通过调节每列电池组件的等效负载来改变输出功率点,使得每列电池组件的总输出电压一致。这样,会使大多数的电池组件的功率输出偏离了最大功率点,往往使阵列总体输出的功率较低,同时也使输出电压的范围变化较大。
发明内容
本发明的目的是提供太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***，有效地提高光伏阵列的输出功率，且***成本较低。
为了实现以上目的，本发明提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括如下步骤：
(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；
(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
(3)根据计算光伏电池的输出电流；
(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；
(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。
进一步的，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。
再进一步的，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。
本发明还提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制***，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；
所述获取单元用于获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
所述控制单元包括最大功率点跟踪采样模块、驱动模块、电流采样模块、电压采样模块、最大功率点跟踪变步长跟踪模块、PWM产生模块、电压电流双闭环控制模块和锁相环，最大功率点跟踪采样模块的输入端接光伏阵列的输出直流电压及输出电流端，电流采样模块的输入端接三相并网逆变器的输出端，电压采样模块的输入端接公用电网的三相电压输入端，驱动模块的输出端接三相并网逆变器的输入端，锁相环的输入端分别接电流采样模块以及电压采样模块的输出端，锁相环的输出端串接电压电流双闭环控制模块后接PWM产生模块的输入端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输入端接最大功率点跟踪采样模块的输出端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输出端接PWM产生模块的输入端，PWM产生模块的输出端接驱动模块的输入端；
所述计算单元用于根据所述获取模块的计算光伏电池的输出电流、光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
所述调整单元用于分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合。
本发明的技术效果在于：有效地提高光伏阵列的输出功率。本发明设计简单、***成本较低。
附图说明
图1为本发明***的结构简图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，包括如下步骤：
(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；
(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
(3)根据计算光伏电池的输出电流；
(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；
(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。
进一步的，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。
再进一步的，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。
基于上述方法，本发明的一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制***，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；
所述获取单元用于获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
所述控制单元包括最大功率点跟踪采样模块、驱动模块、电流采样模块、电压采样模块、最大功率点跟踪变步长跟踪模块、PWM产生模块、电压电流双闭环控制模块和锁相环，最大功率点跟踪采样模块的输入端接光伏阵列的输出直流电压及输出电流端，电流采样模块的输入端接三相并网逆变器的输出端，电压采样模块的输入端接公用电网的三相电压输入端，驱动模块的输出端接三相并网逆变器的输入端，锁相环的输入端分别接电流采样模块以及电压采样模块的输出端，锁相环的输出端串接电压电流双闭环控制模块后接PWM产生模块的输入端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输入端接最大功率点跟踪采样模块的输出端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输出端接PWM产生模块的输入端，PWM产生模块的输出端接驱动模块的输入端；
所述计算单元用于根据所述获取模块的计算光伏电池的输出电流、光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
所述调整单元用于分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合。
采用上述***设计简单、***成本较低。
光伏电池的输出电压U和电流I采用如下计算公式计算:
其中：
dU＝-βdiq-Rs-di
dt＝TC-Tref
其中:R为太阳辐射值；Rref为光伏接收辐射参考值；Tref为光伏电池温度参考值；α为电流变化系数；β为电压变化系数；Isc为短路电流；Uoc为开路电压；Im为最大功率点的电流；Um为最大功率点的电流电压；Rs为光伏组件的串联电阻。Rs受光伏阵列组件的串联数和并联数影响。
由于光伏阵列的伏安特性受日照及温度影响,因此太阳能电池的最大功率点是变化的,当太阳能电池的输出偏离最大功率点时,太阳能就不会全部被利用。光伏电池最大功率跟踪控制是通过跟踪太阳能电池的最大功率点来调节光伏电池的输出,最大限度地利用太阳能。
若在某一时刻,整个光伏阵列的入射光强和环境温度是一致的。若使其功率输出最大,须进行最大功率追踪控制。
在某太阳辐射强度和环境温度下的功率为
为了使光伏阵列输出功率在每列电池组件的温度和入射光强的差异下达到最优,提出了一种组态优化的方法,即在各电池组件温度和入射光强差异较大的情况下,通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压接近一致,从而使组态优化后的阵列输出总功率达到最优。
为了能最大限度利用太阳能,使光伏阵列的工作效率达到最优,可以通过对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态,从而使组态优化后的每个光伏组件尽量在最大功率点输出。
而要取得最大功率点，则要满足条件为内电阻和外电阻相等，此刻电池组件就工作在最大功率点。
光伏阵列重新组合后,要使电池组件有效地输出,首先要控制支路上的电流一致。
交叉重新组态后的各支路的输出总电压相差不大,可以稍微调节每列组件的输出电压,便可使之达到一致。
本发明的组态优化方法能有效地提高光伏阵列的输出功率,组态优化后的输出最大功率相比按照固定阵列输出最大功率大大提高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (4)

1.一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将多个光伏组件被固定在支架上,并用导线将其联在一起形成一个光伏阵列；
(2)获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
(3)根据计算光伏电池的输出电流；
(4)根据计算光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
(5)根据P-U曲线特性,选用梯度法进行功率最大追踪；
(6)通过分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合,使每个电池组输出最大功率点处的输出电压任意两组的比值小于1.00001。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，步骤(6)中对各个方向的光伏组件进行合理地交叉重新组态。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法，其特征在于，光伏阵列重新组合后,控制支路上的电流一致。
4.一种太阳能光伏阵列的最大功率输出控制***，其特征在于，包括获取单元、控制单元、计算单元和调整单元；
所述获取单元用于获取光伏阵列当前采样点的太阳辐射值，短路电流，开路电压，最大功率点的电流，最大功率点的电流电压，光伏组件的串联电阻；
所述控制单元包括最大功率点跟踪采样模块、驱动模块、电流采样模块、电压采样模块、最大功率点跟踪变步长跟踪模块、PWM产生模块、电压电流双闭环控制模块和锁相环，最大功率点跟踪采样模块的输入端接光伏阵列的输出直流电压及输出电流端，电流采样模块的输入端接三相并网逆变器的输出端，电压采样模块的输入端接公用电网的三相电压输入端，驱动模块的输出端接三相并网逆变器的输入端，锁相环的输入端分别接电流采样模块以及电压采样模块的输出端，锁相环的输出端串接电压电流双闭环控制模块后接PWM产生模块的输入端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输入端接最大功率点跟踪采样模块的输出端，最大功率点跟踪变步长跟踪模块的输出端接PWM产生模块的输入端，PWM产生模块的输出端接驱动模块的输入端；
所述计算单元用于根据所述获取模块的计算光伏电池的输出电流、光伏电池太阳辐射强度和环境温度下的功率；
所述调整单元用于分析每列电池组件的特性,对每列的光伏组件进行交叉组合。
CN201710290015.XA 2017-04-27 2017-04-27 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和*** Pending CN108803769A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710290015.XA CN108803769A (zh) 2017-04-27 2017-04-27 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710290015.XA CN108803769A (zh) 2017-04-27 2017-04-27 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108803769A true CN108803769A (zh) 2018-11-13

Family

ID=64069443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710290015.XA Pending CN108803769A (zh) 2017-04-27 2017-04-27 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108803769A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111679713A (zh) * 2020-06-28 2020-09-18 齐鲁工业大学 一种直接计算的光伏最大功率点跟踪方法
CN114123968A (zh) * 2021-02-08 2022-03-01 张端桥 太阳能光伏热水***及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441492A (zh) * 2008-12-19 2009-05-27 广东工业大学 光伏电池阵列的组态优化控制***及其控制方法
CN101599724A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 中环（中国）工程有限公司 一种用于太阳能光伏发电***的mppt控制装置及方法
CN103138641A (zh) * 2013-03-26 2013-06-05 山东大学 光伏阵列动态组态优化***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441492A (zh) * 2008-12-19 2009-05-27 广东工业大学 光伏电池阵列的组态优化控制***及其控制方法
CN101599724A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 中环（中国）工程有限公司 一种用于太阳能光伏发电***的mppt控制装置及方法
CN103138641A (zh) * 2013-03-26 2013-06-05 山东大学 光伏阵列动态组态优化***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
岑长岸等: "光伏阵列的组态优化控制", 《控制理论与应用》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111679713A (zh) * 2020-06-28 2020-09-18 齐鲁工业大学 一种直接计算的光伏最大功率点跟踪方法
CN111679713B (zh) * 2020-06-28 2022-03-08 齐鲁工业大学 一种直接计算的光伏最大功率点跟踪方法
CN114123968A (zh) * 2021-02-08 2022-03-01 张端桥 太阳能光伏热水***及控制方法
CN114123968B (zh) * 2021-02-08 2024-04-09 张端桥 太阳能光伏热水***及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rakesh et al. Performance enhancement of partially shaded solar PV array using novel shade dispersion technique
De Brito et al. Evaluation of MPPT techniques for photovoltaic applications
CN102780398B (zh) 智能太阳能光伏电池板的组件优化器及其控制方法
De Brito et al. Main maximum power point tracking strategies intended for photovoltaics
Mahamudul et al. Modelling of PV module with incremental conductance MPPT controlled buck-boost converter
Hanan et al. A two-stage algorithm to harvest maximum power from photovoltaic system
Patel et al. Perturb and observe maximum power point tracking for photovoltaic cell
CN106846436B (zh) 一种串联光伏组件多峰p-u曲线划分区间方法
CN108803769A (zh) 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和***
Lappalainen et al. Effects of the sharpness of shadows on the mismatch losses of PV generators under partial shading conditions caused by moving clouds
Prakash et al. Design and modeling of MPPT for solar based power source
Sellami et al. Improvement of perturb and observe method for PV array under partial shading conditions
Lodhi et al. Modelling and experimental characteristics of photovoltaic modules in typical days at an actual photovoltaic power station
Wang et al. Output characteristics of PV array under different insolation and temperature
Xiong et al. Improved maximum power point tracking in PV system based on flyback converter
Sood et al. THD reduction and power quality improvement in grid connected PV system
Marimuthu et al. Reconfiguration of 25 kW solar PV power plant
Cao et al. An improved maximum power point tracking for photovoltaic grid-connected inverter
Gupta et al. Grid connected PV system with MPPT scheme using particle swarm optimization technique
Dai Impact of Shading Area on PV System
Rao et al. Utilization of PV solar Farm as Statcom during night hours in a distribution Network
Hongpeng et al. The maximum power point tracking based on the double index model of PV cells
Tamrakar et al. Experimental Investigation and Power Quality Analysis of Solar Micro-inverter for different Operating Conditions
Mundra et al. Partial Shading Condition on PV Array: Causes, Effects and Shading Mitigation using DSMPPT
Yang Improvement of Voltage Collapse of MPPT Single-stage Photovoltaic Grid-connected based on Conductance Increment Method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181113

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication