[发明专利]操作最大功率点跟踪器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于跟踪电源的最大功率点的方法与装置。

背景技术

可以从多个不同的源实现电功率的生成。尽管某些源（例如，传统烧煤或者烧油的发电站，或者汽油驱动的发电机）具有稳定、已知的特征，从而可预知其输出向可用形式的有效的转换，然而诸如太阳能或者风能的其它源存在着其它的、可能影响转换效率的问题。其原因在于这些源的“工作点”，即对它们进行控制以从它们提取最大功率的方式，高度依赖于外部条件，例如太阳辐射或者风的强度。

通常使用诸如逆变器的电转换器解决这一问题，所述逆变器向能源提供了针对有效转换的最佳电负载。电转换器通常连续地调整它们的输入特征，以便面对通过诸如太阳能或者风的变化所带来的变化的源特征而连续地提供最佳负载。

在典型的应用中，能源将充当提供针对控制电压的DC电流或者针对控制电流的DC电压的生成者。图6图解了这样一个能源（例如，阳光下的光电池阵列）针对控制电压所生成的典型的电流132。对于针对控制电流所生成的电压而言，也可以获得类似的函数，因为通常电流或电压可以是所控制的变量。图7图解了这样一个源的功率函数131，其中，通过控制电压与流动的电流的乘积计算功率。这一功率函数具有通常称为最大功率点130（MPP）的最大值。

为了提取最大功率，应该按这样的方式管理控制变量（例如，电压或者电流）：保持源的工作点尽可能地接近最大值，而不管外部条件会改变最大值出现时的控制变量的值这一事实。把能够实现这一点的装置称为最大功率点跟踪器（MPPT）。

图6和7还图解了变化的外部条件对输出特征的影响。图6示出了相应于3个不同外部条件集合的3个i-V函数132、133、134。在光电池阵列的情况下，它们可归因于到达所述阵列的太阳辐射的量。图7中的135、136以及137示出了这3种情况的相应的P-V函数。从图7中可以看出，当所述外部条件变化时，产生MPP的控制电压的值变化（从电压138至139，然后至140）。MPPT以连续的或者半连续的方式跟踪这些变化；通过不断检查控制电压是否位于P-V函数的局部最大值，追随随时间变化的功率峰值。

在现有技术中，这样的系统是人们所熟悉的。

存在着这样一些情况：其中，MPPT不能够返回真实的最大功率点。这些情况为其中相对于控制变量的功率函数具有一个以上的峰值的情况。图8中图解了这一点，其中，示出了3个峰值141、142以及143。把具有相对最大值的峰值称为全局最大值。在光电池阵列的情况下，如果阵列的一部分处于阴影中可能会出现这一情况。图8的多峰值函数可能按照以下方式展开：MPPT在141或者143处结束对峰值的跟踪，而不是在142的全局最大值处结束对峰值的跟踪。在这一情况下，电转换器所形成的功率低于可能的最大值，从而导致效率的降低。

避免这一情况的一种已知的方法是，中断正常操作，以运行在控制变量的极限值的范围内或者在控制变量的某一部分范围内标绘功率函数的例行程序。在这样做了之后，可以发现全局最大值，并且可以把MPPT系统定位在这一全局最大值处，然后继续跟踪这一峰值。这一用于定位全局最大值的方法通常被称为“扫视”或者“扫描”。尽管这样的程序确保峰值功率可得，然而也存在着明显的缺点，即，对所述程序的运行太频繁。所述缺点包括以下事实：在进行扫视的时间段期间，可用于转换的功率平均低于可从源获得的峰值。尽管能够高速地进行扫视，然而这通常会产生不精确的结果。

因此，本发明的一个目的旨在提供一种具有高于本领域已知最大功率点跟踪器的效率的最大功率点跟踪器以及操作这样的最大功率点跟踪器的相应的方法。

本发明的另一个目的旨在提供一种能够比本领域已知最大功率点跟踪器更加连续、更加高水平地提供功率的最大功率点跟踪器以及操作这样的最大功率点跟踪器的相应的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，通过提供一种操作最大功率点跟踪器的方法实现本发明的上述以及其它目的，所述方法包含下列步骤：每若干时间间隔执行一个扫视周期，存储至少一个第一参数和至少一个第二参数，以及根据如此存储的数据修改扫视周期的一个或多个特征。