CN112448653B - 一种用于太阳能供电的变频控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于太阳能供电的变频控制方法，包括以下步骤：启动变频装置，实时监测信号，并计算实际功率；提升输出电压并通过MPPT算法寻找最佳功率点；实时监测电压信号并维持最佳功率点的稳定运行状态。本发明提供了一种更高效更稳定的变频控制方法，能够将太阳能光伏板通过变频装置与电机***连接，直接为电机***供电，不需要配备蓄电池，并且可以通过MPPT算法自动寻找太阳能光伏板的最佳功率点。

Description

一种用于太阳能供电的变频控制方法
技术领域
本发明涉及变频控制技术领域，尤其涉及一种用于太阳能供电的变频控制方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展和进步，太阳能逐渐成为了重要的可再生能源，由此，太阳能的应用领域也越来越多，可以在野外脱离电网使用的太阳能变频器有着诸多不可替代的优点。现在市场上的太阳能变频器，大多数都使用蓄电池进行供电。蓄电池的寿命较短，而且在电能转换的过程中会产生能源的消耗，从而导致太阳能利用的效率降低，会增加很多不必要的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于太阳能供电的变频控制方法，能够使太阳能板高效稳定地直接为电机***供电。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于太阳能供电的变频控制方法，该控制方法采用变频装置连接在太阳能板和负载之间，使得太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电，具体来说，本发明的变频控制方法包括以下步骤：
(1)启动变频装置，使太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电；
(2)MCU实时通过变频装置上的检测信号回路监测太阳能板的供电电压及电流信号，根据电压U和电流信号I计算实际功率P＝UI；
具体来说，检测信号回路包括电压检测回路和电流检测回路，分别检测电压信号U和电流信号I，其中，电压检测回路并联在储能滤波电路和逆变电路之间，电流检测回路串联在逆变电路上。
(3)MCU从启动后开始不断调节PWM输出信号开度并实时监测***使用的实际功率，如果增加PWM输出信号开度后实际功率增加，则继续增加PWM输出信号开度，反之则降低PWM输出信号开度，直到找到最大实际功率点后保持稳定运行；
(4)保持稳定运行后实时监控太阳能板的电压变化，如果发生电压的变化则进行新的最大实际功率点追踪，直到找到新的最大实际功率点后进行保持。
进一步地，在步骤(4)中，如果实时监测到电压信号升高，则增加输出电压并通过重复步骤(2)-(3)重新寻找最佳功率点。
进一步地，在步骤(4)中，如果实时监测到电压信号降低，则降低输出电压并通过重复步骤(2)-(3)重新寻找最佳功率点。
进一步地，在步骤(4)中，如果实时监测到电压信号下降，则根据下降速度A(每秒多少伏)乘以系数K，用作降低PWM输出信号开度，系数可根据实际***情况进行调整，调整后再次进行最大功率点追踪并保持稳定。
进一步地，所述变频装置包括防雷击电路、储能滤波电路、逆变电路、DCDC电源电路以及主控电路，太阳能板的输出接到所述变频装置的输入上，所述变频装置的输出接到所述电机***U、V、W三相电机线上。
进一步地，所述太阳能板的输出端与防雷击电路连接，防雷击电路的输出端与储能滤波电路连接，储能滤波电路的输出端连接至逆变电路输入端以及DCDC电源电路输入端，逆变电路输出端与电机相连，DCDC电源电路输出端连接至主控电路上，主控电路连接至逆变电路的MOS/IGBT上。
进一步地，所述防雷击电路包括压敏电阻，所述压敏电阻和太阳能板并联。
进一步地，所述储能滤波电路包括至少两个电容，所述至少两个电容并联连接。
进一步地，所述DCDC电源电路包括电源芯片、所述电源芯片的***设有的电感和电阻器件，所述电源芯片的***设有电感和电阻器件在所述电源芯片的***形成降压斩波电路。
进一步地，所述降压斩波电路包括由电源芯片引脚7(BS)接出的电阻R92、电容C54由电源芯片引脚8(SW)接出的二极管D10和负载L3，以及由电源芯片引脚4接出的电阻R91、R89和电容C53、C55。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种更高效更稳定的变频控制方法，能够将太阳能光伏板通过变频装置与电机***连接，直接为电机***供电，不需要配备蓄电池，并且可以通过MPPT算法自动寻找太阳能光伏板的最佳功率点。
(2)本发明不需要预设电压，可以适配不同功率不同电压的太阳能光伏板。由于没有蓄电池，可以有效地提高太阳能地利用效率，同时也节约了大量的维护成本。
(3)由于使用了MPPT算法，本发明的变频控制方法对于不同环境下的应用适应力更强，外界环境发生突变时，也能迅速的找到最佳功率点，同时也能保证***的正常运行，稳定性和可靠性都有大幅度提升。
附图说明
图1是本发明的整体流程图。
图2是本发明的变频装置的电路原理图。
图3是本发明的变频装置的电源电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方案作进一步详细说明，应当说明的是，实施例只是对本发明的具体阐述，其目的是为了让本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，不应视为对本发明的限定。其中没有详细描述的结构均采用传统的结构或电路进行处理连接。
在不冲突的情况下，本方案中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在本方案中的描述，涉及到的“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平"、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
图1提供了本发明的整体实施方法流程图。
如图1所示，本发明的变频控制方法采用变频装置连接在太阳能板和负载之间，使得太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电，具体来说，本发明的变频控制方法包括以下步骤：
(1)启动变频装置，使太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电。
(2)MCU实时通过变频装置上的检测信号回路监测太阳能板的供电电压及电流信号，根据电压U和电流信号I计算实际功率P＝UI，具体来说，检测信号回路包括电压检测回路8和电流检测回路9，分别检测电压信号U和电流信号I，其中，电压检测回路并联在储能滤波电路和逆变电路之间，电流检测回路串联在逆变电路上。
(3)MCU从启动后开始不断调节PWM输出信号开度并实时监测***使用的实际功率，如果增加PWM输出信号开度后实际功率增加，则继续增加PWM输出信号开度，反之则降低PWM输出信号开度，直到找到最大实际功率点后保持稳定运行；
(4)保持稳定运行后实时监控太阳能板的电压变化，如果发生电压的变化则进行新的最大实际功率点追踪，直到找到新的最大实际功率点后进行保持。
在步骤(4)中，所述的维持主要是指，通过实时监测电压信号是否有变化来执行相应的操作，从而维持稳定的运行状态，例如，如果实时监测到电压信号升高，则增加输出电压并通过重复步骤(2)-(3)重新寻找最佳功率点；如果实时监测到电压信号降低，则降低输出电压并通过重复步骤(2)-(3)重新寻找最佳功率点；如果实时监测到电压信号下降，则根据下降速度A(每秒多少伏)乘以系数K，用作降低PWM输出信号开度，系数可根据实际***情况进行调整，调整后再次进行最大功率点追踪并保持稳定。
图2提供了本发明的变频装置的电路结构图，如图2所示，本发明的变频装置连接在太阳能板和由电机驱动的负载之间，为负载的电机***供电，变频装置包括防雷击电路2、储能滤波电路3、DCDC电源电路6、主控电路7、逆变电路4、电压检测电路8和电流检测电路9。所述防雷击电路2与所述太阳能板1的输出端连接，所述防雷击电路2还与所述储能滤波电路3连接，所述储能滤波电路3连接至所述逆变电路4输入端以及所述DCDC电源电路6输入端；所述逆变电路4输出端直接与所述电机5相连；所述DCDC电源电路6输出端连接至所述主控电路7上；所述主控电路7连接至逆变电路4的MOS/IGBT上；所述电压检测电路8的输入端连接在储能滤波电路3上，所述电压检测电路8的输出端连接至主控电路7；
所述防雷击电路2包括压敏电阻，压敏电阻和太阳能板并联，压敏电阻对电源输入端进行保护，防止板子遭受雷击或冲击时损坏。
所述储能滤波电路3包括至少两个电容，所述电容为电容量相似的电解质电容并联连接，储存能量以应对在太阳能光照不足时给电机提供启动能量，滤波电路用于将太阳能板的不稳定电压转换为相对稳定的电压。
所述逆变电路4包括至少三组分别由两个MOS/IGBT并联组成的功能单元，在MCU芯片控制下将直流电逆变成不同频率交流电供给电机转速可控运转。
所述主控电路7包括MCU和阻容，由MCU芯片对电压进行实施采样并采用MPPT算法计算最佳功率点。
如图3所述DCDC电源电路包括电源芯片，所述电源芯片的***设有的电感和电阻器件，储能滤波电路储存的直流电源经过时钟电路与电源芯片的引脚1(VIN)引脚2(ILIM)相连，电源芯片的引脚7(BS)串联一个电阻R92,电容C54与电源芯片的引脚8(SW)相连后再串联一个二极管D10后接地，电源芯片的引脚8(SW)连接一个负载L3后与电源芯片的引脚5(OUT)，然后与一个电容C55接地，电源芯片的引脚5(OUT)和电源芯片的引脚4(FB)并联一个电阻R91和一个电容C53后连接一个电阻R89接地。

Claims (8)

1.一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，该控制方法采用变频装置连接在太阳能板和负载之间，使得太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电，所述变频控制方法还包括以下步骤：
（1）启动变频装置，使太阳能板通过变频装置为负载上的电机***供电；
（2）MCU实时通过变频装置上的检测信号回路监测太阳能板的供电电压及电流信号，根据电压U和电流信号I计算实际功率P=UI；
（3）MCU从启动后开始不断调节PWM输出信号开度并实时监测***使用的实际功率，如果增加PWM输出信号开度后实际功率增加，则继续增加PWM输出信号开度，反之则降低PWM输出信号开度，直到找到最大实际功率点后保持稳定运行；
（4）保持稳定运行后实时监控太阳能板的电压变化，如果发生电压的变化则进行新的最大实际功率点追踪，直到找到新的最大实际功率点后进行保持；
如果实时监测到电压信号降低，则降低输出电压并通过重复步骤（2）-（3）重新寻找最佳功率点；
如果实时监测到电压信号下降，则根据下降速度A乘以系数K，用作降低PWM输出信号开度，系数可根据实际***情况进行调整，调整后再次进行最大功率点追踪并保持稳定。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，在步骤（4）中，如果实时监测到电压信号升高，则增加输出电压并通过重复步骤（2）-（3）重新寻找最佳功率点。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述变频装置包括防雷击电路、储能滤波电路、逆变电路、DCDC电源电路以及主控电路，太阳能板的输出接到所述变频装置的输入上，所述变频装置的输出接到所述电机***U、V、W三相电机线上。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述太阳能板的输出端与防雷击电路连接，防雷击电路的输出端与储能滤波电路连接，储能滤波电路的输出端连接至逆变电路输入端以及DCDC电源电路输入端，逆变电路输出端与电机相连，DCDC电源电路输出端连接至主控电路上，主控电路连接至逆变电路的MOS/IGBT上。
5.根据权利要求3所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述防雷击电路包括压敏电阻，所述压敏电阻和太阳能板并联。
6.根据权利要求3所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述储能滤波电路包括至少两个电容，所述至少两个电容并联连接。
7.根据权利要求3所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述DCDC电源电路包括电源芯片，所述电源芯片的***设有的电感和电阻器件，所述电源芯片的***设有电感和电阻器件在所述电源芯片的***形成降压斩波电路。
8.根据权利要求7所述的一种用于太阳能供电的变频控制方法，其特征是，所述降压斩波电路包括由电源芯片引脚7接出的电阻R92和电容C54、由电源芯片引脚8接出的二极管D10和负载L3以及由电源芯片引脚4接出的电阻R91、R89、电容C53和C55。
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