CN113009954A - 一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和*** - Google Patents

一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和*** Download PDF

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张晓宁
霍箭
金成日
贾利民
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Abstract

本发明的一个实施例公开了一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和***，包括以下步骤：将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，得到第一计算结果；使用第一PI调节器对第一计算结果进行调节，输出第二计算结果；将所述第二计算结果作为逆变电压幅值参考值与从所述逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，得到第三计算结果；使用第二PI调节器对所述第三计算结果进行调节，输出逆变电压参考幅值；将所述逆变电压参考幅值乘以sin函数，得到正弦波；将所述正弦波进行spwm调制后的结果输出给逆变器。

Description

一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和***
技术领域
本发明涉及光伏储热***逆变器领域，更具体地，涉及一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和***。
背景技术
MPPT，即Maximum Power Point Tracking的简称，中文为“最大功率点跟踪”，它是指逆变器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。
在现有的光伏离网逆变***控制中，一般采用光伏电池板加电池储能作为***控制方案。当阳光充足时，优先由光伏电池提供负载功率，并对储能电池充电。当光照较弱时，由光伏电池与储能电池共同提供负载功率，如图1所示。
在一些工程应用中，考虑到成本及其他客观因素，去掉电池储能，采用由光伏电池板单独供电的控制方案，如图2所示，当离网控制***采用恒压恒频的控制方案时，功率大小由负载决定。由光伏功率曲线可以看出，如图3所示，如果当前工作点为A点，随着负载的增大(或光照减弱)，工作点逐渐向最大功率点B点移动，光伏电池电压减小，功率随之增加，控制***稳定。如果此时工作点与最大功率工作点(B点)重合，当负载继续加大(或光照继续减弱)，工作点移动到最大工作点(A点)左边。由功率曲线看出，随着电压减小，导致功率减小；功率减小导致电压减小。工作点迅速向C点移动，导致逆变器欠压报警，***故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法和***，当在由光伏电池板单独供电的离网***中，光伏电池工作在最大功率点左面时，采用一种控制方法使光伏电池工作点自动跟踪最大功率工作点，保证***稳定。
为实现上述目的，本发明提供如下方案：
本发明第一方面提供一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，包括以下步骤：
将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，得到第一计算结果；
使用第一PI调节器对第一计算结果进行调节，输出第二计算结果；
将所述第二计算结果作为逆变电压幅值参考值与从所述逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，得到第三计算结果；
使用第二PI调节器对所述第三计算结果进行调节，输出逆变电压参考幅值；
将所述逆变电压参考幅值乘以sin函数，得到正弦波；
将所述正弦波进行spwm调制后的结果输出给逆变器。
本发明第二方面提供一种使得光伏电池工作在最大功率点的***，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，包括：
差值模块、PI调节器模块、正弦波模块和spwm调制模块，其中，
所述差值模块用于计算各个参考值与实际值的差值，并输出到PI调节器模块；
所述PI调节器模块用于对接收的差值进行比例积分调节；
所述正弦波模块用于对接收到的信号进行乘以sin函数，得到正弦波发送给spwm调制模块；
所述spwm调制模块用于对正弦波进行spwm调制，并将调制结果发送给逆变器。
在一个具体实施例中，所述差值模块包括第一差值模块和第二差值模块，所述PI调节器模块包括第一PI调节器模块和第二PI调节器模块，其中，
第一差值模块用于将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，从而得到第一差值；
第一PI调节器模块用于将所述第一差值模块的结果进行比例积分调节；
第二差值模块用于将第一PI调节器模块输出的结果作为逆变电压幅值参考值与从逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，从而得到第二差值；
第二PI调节器模块用于对所述第二差值模块的结果进行比例积分调节。
在一个具体实施例中，所述差值模块是由减法器实现的。
本发明第三方面提供一种DSP数字信号处理器，所述处理器在执行程序时实现本发明第一方面所述的方法。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案，通过采用变压恒频的控制方式，解决了在由光伏电池板单独供电的离网***中，当光伏电池板工作在最大功率点左面时***失控的问题，并使***具有MPPT功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的附图。
图1示出光伏电池板与电池储能共同供电***图。
图2示出光伏电池板单独供电***图。
图3示出光伏电池板电压功率坐标图。
图4示出本发明一个实施例一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法流程图。
图5示出根据图4所示的方法对应的信号流示意图。
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
结合图4和图5，本发明第一实施例提供一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，包括以下步骤：
将光伏电池板的最大功率电压Mppt_Ref作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值Udc_Feed做差值，得到第一计算结果；
使用第一PI调节器对第一计算结果进行调节，输出第二计算结果；
将所述第二计算结果作为逆变电压幅值参考值Uac_Amp与从所述逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值Uac_Feed做差值，得到第三计算结果；
使用第二PI调节器对所述第三计算结果进行调节，输出逆变电压参考幅值Uac_Ref；
将所述逆变电压参考幅值乘以sin函数，得到正弦波；
将所述正弦波进行spwm调制后，即正弦调制后的结果输出给逆变器。
逆变器将得到的结果即实际电压发送给负载。
通过上述控制方法能控制负载的电压，控制负载电压变小，当负载电压变小，根据功率的计算公式P＝(U2)/R，负载功率变小，光伏电池板输出功率不变，光伏输出功率大于负载实际的功率，有一部分存在逆变器直流式电容器里，电容器电压增加，光伏电池板的两根线连接在逆变器直流式电容上，所以那么图3的电压增加，功率点从左侧往峰值方向移动，因此使它稳定在B点。
在一个具体实施例中，所述光伏电池板的最大功率电压Mppt_Ref是根据本领域已知算法计算得到的，在此不再赘述。
本发明第二实施例提供一种使得光伏电池工作在最大功率点的***，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，包括：差值模块、PI调节器模块、正弦波模块和spwm调制模块，
其中，
所述差值模块用于计算输入数据的差值，并输出到PI调节器模块；
所述PI调节器模块用于对接收的差值进行比例积分调节；
所述正弦波模块用于对接收到的信号进行乘以sin函数，得到正弦波发送给spwm调制模块；
所述spwm调制模块用于对正弦波进行spwm调制，并将调制结果发送给逆变器。
在一个具体实施例中，所述差值模块包括第一差值模块和第二差值模块，所述PI调节器模块包括第一PI调节器模块和第二PI调节器模块，其中，
第一差值模块用于将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，从而得到第一差值；
第一PI调节器模块用于将所述第一差值模块的结果进行比例积分调节；
第二差值模块用于将第一PI调节器模块输出的结果作为逆变电压幅值参考值与从逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，从而得到第二差值；
第二PI调节器模块用于对所述第二差值模块的结果进行比例积分调节。
在一个具体实施例中，所述差值模块是由减法器实现的。
本发明第三实施例提供一种DSP数字信号处理器，所述处理器在执行程序时实现本发明第一实施例所述的方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种光伏电池工作在最大功率点的控制方法，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，其特征在于，包括以下步骤：
将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，得到第一计算结果；
使用第一PI调节器对第一计算结果进行调节，输出第二计算结果；
将所述第二计算结果作为逆变电压幅值参考值与从所述逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，得到第三计算结果；
使用第二PI调节器对所述第三计算结果进行调节，输出逆变电压参考幅值；
将所述逆变电压参考幅值乘以sin函数，得到正弦波；
将所述正弦波进行spwm调制后的结果输出给逆变器。
2.一种使得光伏电池工作在最大功率点的***，应用于由光伏电池板单独供电的离网控制***中，其特征在于，包括：
差值模块、PI调节器模块、正弦波模块和spwm调制模块，其中，
所述差值模块用于计算各个参考值与实际值的差值，并输出到PI调节器模块；
所述PI调节器模块用于对接收的差值进行比例积分调节；
所述正弦波模块用于对接收到的信号进行乘以sin函数，得到正弦波发送给spwm调制模块；
所述spwm调制模块用于对正弦波进行spwm调制，并将调制结果发送给逆变器。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述差值模块包括第一差值模块和第二差值模块，所述PI调节器模块包括第一PI调节器模块和第二PI调节器模块，其中，
第一差值模块用于将光伏电池板的最大功率电压作为逆变器直流母线电压的参考值与从逆变器的直流电压传感器得到的实际直流母线电压值做差值，从而得到第一差值；
第一PI调节器模块用于将所述第一差值模块的结果进行比例积分调节；
第二差值模块用于将第一PI调节器模块输出的结果作为逆变电压幅值参考值与从逆变器的交流电压传感器得到的逆变电压实际幅值做差值，从而得到第二差值；
第二PI调节器模块用于对所述第二差值模块的结果进行比例积分调节。
4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述差值模块是由减法器实现的。
5.一种DSP数字信号处理器，其特征在于，所述处理器在执行程序时实现权利要求1所述的方法。
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