[发明专利]一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏逆变器技术领域，特别涉及一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法。

背景技术

在一个既定的环境温度和太阳强度下，光伏电池板会在一个特定的工作点上达到最大输出功率，如图1的m点，这个工作点就叫做”最大功率点”。与传统能源不同，人们总是希望光伏系统总是能把最大输出功率点作为工作点，但是事实上太阳能的最大功率点会由于种种原因而在一个较宽的范围内变化，这种变化不仅取决于光伏阵列所处的环境温度和光照强度，太阳能电池的寿命以及负载的电气特性也是其不稳定的原因之一。所以为了使其工作在最大功率点，在输出参数变化的太阳能电池板与可能发生变化的负载之间需要一种时变匹配网络做为接口，这种接口也即最大功率点跟踪网络，通常由开关模式的DC/DC(直流/直流)变流器，基于最大功率点跟踪(MPPT，Maximum Power Point Tracking)技术，通过脉宽调制控制(PWM，Pulse Width Modulation)法实现，它保证了在任何大气环境以及负载变化的情况下，太阳能光伏整列都可以工作在最大功率点，从而最大限度的从太阳能电池板汲取能量。

目前大多数光伏逆变器为多串电池板并联在一起做MPPT。由于电池板本身的差异，辐照强度等的差异，各块电池板同一时刻的最大功率点工作电压会存在差异，因此这种单路MPPT无法精确的保证各串电池板都工作在最大功率点。

目前的跟踪原理以”爬山”法居多。图1为太阳能电池板输出电压与输出功率的曲线图。”爬山”法是以固定步长周期扰动光伏电池板的工作电压，来看功率的变化。如果功率的变化为正，则电压继续朝现在的方向扰动，否则电压向相反的方向扰动。扰动的步长选择决定了MPPT的精度和跟踪速度。如果步长较大，则单位时间内电压的变化越大，自然，达到最大功率点的时间越短，跟踪速度越快，但此时的跟踪精度较差；较小的扰动步长能得到较好的MPPT精度，但速度上会变慢。因此速度和精度是衡量MPPT控制器优劣的重要因素。

现介绍一现有技术的技术方案：单路“爬山”法最大功率点跟踪。参阅图1所示，为太阳能电池板PV曲线。

“爬山”法是以固定步长周期扰动光伏电池板的工作电压，来看功率的变化。如果功率的变化为正，则电压继续朝现在的方向扰动，否则电压向相反的方向扰动。

如果上次扰动是以步长V_step由a向b扰动，则电压扰动方向为正，本次工作在b点，由于b点功率大于a点功率，即功率的变化率为正，所以本次的电压扰动方向延续上次的正方向继续扰动，这样经过多次的扰动后，工作点就会到达最大功率点m；

如果上次扰动是以步长V_step由b向a扰动，则电压扰动方向为负，本次工作在a点，由于a点功率小于b点功率，即功率的变化率为负，所以本次的电压扰动方向为上次方向的相反方向(即a到b方向)扰动；

如果上次扰动是以步长V_step由d向c扰动，则电压扰动方向为负，本次工作在c点，由于c点功率大于d点功率，即功率的变化率为正，所以本次的电压扰动方向延续上次的负方向继续扰动，这样经过多次的扰动后，工作点就会到达最大功率点m；

如果上次扰动是以步长V_step由c向d扰动，则电压扰动方向为正，本次工作在d点，由于d点功率小于c点功率，即功率的变化率为负，所以本次的电压扰动方向为上次方向的相反方向(即d到c方向)扰动。

上述现有技术中有如下缺点：

如图1所示，由于”爬山”法是一直在扰动，所以当达到m点后，不可能一直工作在m点，而是在m点附近的一个区间m1，m2之间不停的扰动。步长V_step越大，m1，m2越宽，跟踪精度越低；步长V_step越小，m1，m2越窄，跟踪精度越高。

如果从oc点开始扰动，步长V_step越大，扰动到m点的时间就越短，但影响了跟踪精度；步长V_step越小，虽然跟踪精度得到了保证，但从oc点扰动到m点需要很长的时间。

所以此方法不能兼顾MPPT跟踪速度和跟踪精度。

因此，如何设计一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法，即为本领域技术人员的研究方向所在。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法，其是基于双Boost+逆变拓扑电路，提供了一种改进型“爬山”法，兼顾MPPT跟踪速度和跟踪精度；且能同时做两路MPPT，适用各种电池板的安装情况。

为了达到上述目的，本发明提供一种光伏逆变器最大功率点跟踪的控制方法，其包括如下步骤：