[发明专利]无电压传感器和额外电流传感器最大功率点实现方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子与电工技术领域，特别涉及无电压传感器和额外电流传感器最大功率点实现方法。

背景技术

在光伏并网微逆变器中，为实现光伏组件的最大功率点跟踪控制，传统的方法需要计算光伏组件的功率，再通过比较所计算的功率是否达到最大值，来判断光伏组件是否已工作在最大功率点。

在本发明作出之前，通常的计算方法是将光伏组件的输出电压和输出电流做乘法运算得到平均功率。为此需要采样光伏组件的输出电压和输出电流，而电流和电压的采样都需要相应的电流传感器和电压传感器。传统的电压检测方法有差分采样、电阻分压采样、电压霍尔采样和线性光耦采样；而电流的采样主要有逆变器输入回路串电阻采样、电流互感器和电流霍尔采样。基于电压霍尔和电流霍尔的采样方法，都会增加成本，且串电阻采样电流的方法虽然成本较低，但会增加采样损耗从而降低了光伏并网微逆变器的效率；另外电压、电流霍尔采样方法需要的器件体积都较大，故不利于并网微逆变器功率密度的提高。

对于反激型并网微逆变器或推挽型高频链并网微逆变器，由于变换器的输入电流呈现峰值脉冲状，为得到它的平均电流往往需要硬件滤波和数字滤波相结合的方法，可知不仅增加了成本较高，而且降低了并网微逆变器的可靠性。尽管并网微逆变器可以避免热斑效应，能让光伏组件最大效率的输出功率，而受到青睐。但并网微逆变器的高成本导致了当前光伏微逆变器市场得不到广泛推广。

发明内容

本发明目的就在于克服上述缺陷，提出无电压传感器和额外电流传感器最大功率点实现方法。

本发明的技术方案是：

无电压传感器和额外电流传感器最大功率点实现方法，其主要技术特征在于具体步骤如下：

(1)利用基于光伏并网微逆变器主开关管导通电阻采样电流，由阻塞二极管和偏置二极管相组合的电流检测电路检测到流经主开关管的电流，将检测到的电流信号送到调理电路，再送到数字控制芯片的采样端；

(2)数字控制芯片采样得到光伏并网微逆变器主开关管的峰值电流信号，并在一个工频电网半周期内通过比较得到该工频电网半周期内的峰值电流最大值I_{pk_max}(k)，所述的峰值电流最大值I_{pk_max}(k)对应于主开关管的当前占空比D(k)；

(3)将所述当前占空比D(k)所对应的工频电网半周期峰值电流最大值I_{pk_max}(k)与上一个峰值电流最大值I_{pk_max}(k-1)比较大小，若当前峰值电流最大值I_{pk_max}(k)大于上一次的I_{pk_max}(k-1)，则表明光伏组件的输出功率增大，故相应的占空比D应继续按同样的方向进行扰动，即若D(k)大于D(k-1)，则当前的占空比应修正为D(k)＝D(k)+Δd，否则当前占空比应修正为D(k)＝D(k)-Δd。调理电路2当I_{pk_max}(k)与I_{pk_max}(k-1)近似相等时，则表明光伏组件已工作在最大功率点，相应的占空比D则为最大功率点时的占空比。

所述还在于仅使用现有的开关管采样光伏并网微逆变器主开关管的峰值电流，从而省去了额外的电流传感器，同时也省去了传统计算光伏组件输出功率所需的电压传感器。

所述还在于采用了一种基于峰值电流最大值的占空比扰动方法实现最大功率点跟踪。

本发明的优点和效果在于：

因不需要额外的电流传感器就能得到微逆变器主开关管的峰值电流，因而成本得以降低；本方案通过扰动开关管的占空比并通过相应工频半周期内峰值电流最大值的比较，最终实现光伏组件的最大功率输出，可见本发明实现最大功率点跟踪的控制过程未使用光伏组件的输出电压，故与传统通过计算光伏组件输出平均功率来确定是否已工作在最大功率点的方法相比较，显然本发明的方法无须采样光伏组件输出电压的电压传感器，故成本较低。

本方案中由于没有引入额外的电流传感器，也没有使用采样光伏组件输出电压的电压传感，故使得并网微逆变器的功率密度得以提高。

本发明可以实现高功率密度、低成本的光伏并网微逆变器，从而有利于光伏并网微逆变器的市场化。

本方案提出了一种基于峰值电流最大值的占空比扰动方法实现最大功率点跟踪。传统最大功率跟踪技术中需要计算光伏组件的平均功率值，再根据功率值的大小来判断光伏组件是否达到最大功率输出。