ZENG CHUNBAO (CN)
XU LINYI (CN)
LIANG SHICHUN (CN)
HE HONGWEI (CN)
ZHANGZHOU KEHUA TECH LIMITED BY SHARE LTD (CN)
| 权利要求书 [权利要求 1] 一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 所述光伏发电系统包括 N个前级 拓扑、 一个后级拓扑， 所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件， 所述 N个前级拓 ί卜的输出端并联至后级拓 ί卜的输入端， 其特征在于： 所述 MPPT扰动方法包括 MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期 ， 具体包括以下步骤： 步骤 S1 : 在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输入功率 P1后 进行后级 MPPT扰动， 并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2; 步骤 S2: 在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功率 P3后进行 前级 MPPT扰动， 并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率 P4， 返回步 骤 Sl， 进入下一个第一子周期。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 其特征在 于： 所述步骤 Sl， 具体包括以下步骤： 步骤 S11 : 在当前 MPPT扰动周期的第一子周期中， 采集后级拓扑 扰动前的输入电流 II和输入电压 U1， 计算得到后级拓扑扰动前的输入 功率 PI (k) ； 步骤 S12: 根据上一 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入 功率 P2 (k-1) 和当前 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率 PI (k) ， 根据 MPPT算法， 计算得到扰动母线电压参考值 Ua， 根据扰 动母线电压参考值 Ua扰动直流母线电压； 步骤 S13: 维持第一预设吋长后， 采集后级拓扑稳定后的输入电流 12 和输入电压 U2， 计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2 (k) ； 步骤 S14: 维持第二预设吋长后， 进入 MPPT扰动周期的第二子周期 其中， k为大于等于 1的正整数。 [权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 其特征在 于： 所述步骤 S2， 具体包括以下步骤： 步骤 S21 : 在当前 MPPT扰动周期的第二子周期中， 采集前级拓扑 扰动前的输入电流 13和输入电压 U3， 计算得到后级拓扑扰动前的输入 功率 P3 (k) ； 步骤 S22: 根据上一 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入 功率 P4 (k-1) 和当前 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率 P3 (k) ， 根据 MPPT算法， 计算得到扰动光伏组件电压参考值 Ub， 根 据扰动光伏组件电压参考值 Ub， 扰动光伏组件输出电压； 步骤 S23: 维持第三预设吋长后， 采集前级拓扑扰动后稳定的输入 电流 II和输入电压 Ul， 计算得到后级拓扑稳定后的输入功率 P4 (k) 步骤 S24: 维持第四预设吋长后， 当前 MPPT扰动周期结束； 其中， k为大于等于 1的正整数。 [权利要求 4] 根据权利 1所述的一种光伏发电系统 MPPT扰动的方法， 其特征在于 ： 所述 MPPT扰动周期的第一子周期中， 后级拓扑进行后级 MPPT扰 动， 还包括： 在后级拓扑扰动直流母线电压吋， 后级拓扑和前级拓扑 进行对吋， 后级拓扑和前级拓扑同吋计吋至当前 MPPT周期结束。 [权利要求 5] 根据权利 1所述的一种光伏发电系统 MPPT扰动的方法， 其特征在于 ： 所述前级拓扑为 DC/DC拓扑。 [权利要求 6] 根据权利 1所述的一种光伏发电系统 MPPT扰动的方法， 其特征在于 ： 所述后级拓扑为 DC/AC拓扑或 DC/DC拓扑。 |
[0001] 本发明涉及光伏发电领域， 特别是涉及一种光伏发电系统 MPPT扰动方法。
背景技术
[0002] 目前， 光伏控制器、 光伏逆变器多为一级或两级拓扑系统， 其中两级拓扑能够 实现多路 MPPT， 且具有更宽的 MPPT范围。
[0003] 光伏两级 MPPT系统如图 1所示由多个前级拓扑汇流至后级， 由后级输出。 两级 拓扑组成的光伏发电系统， 一般由前级拓扑进行 MPPT跟踪， 后级拓扑稳定母线 输入功率。
[0004] 现有技术中， 母线电压控制参考值一般采用两种方式：
[0005] 1、 根据需求设置固定的母线参考值；
[0006] 2、 由前级输入电压值计算得出所需的母线参考值 。
技术问题
[0007] 方式 1的不足之处为 MPPT的电压范围受到母线电压参考值的限制 （升压电路则 MPPT电压范围的上限为母线电压参考值， 降压电路则 MPPT电压范围的下限为 母线电压参考值） 。
[0008] 方式 2解决了方式 1的不足， 但为了在高低压输入情况下， 系统均能进行正常 M PPT跟踪， 母线电压的给定值需要由前级输入电压决定。 而直流母线电压由后级 控制， 因此前后级之间需要进行母线给定的信息交互 。 前后级拓扑之间的空间 距离较远， 受线路干扰等因素， 信息交互变得困难， 整体系统可靠性降低。 问题的解决方案
技术解决方案
[0009] 有鉴于此， 本发明的目的是提供一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 通过前后 级分别进行 MPPT扰动， 使得系统具有较宽的 MPPT范围， 且无须进行前后级的 信息交互。
[0010] 本发明采用以下方案实现： 一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 所述光伏发电 系统包括 N个前级拓扑、 一个后级拓扑， 所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏 组件， 所述 N个前级拓扑的输出端并联至后级拓扑的输入 ， 所述 MPPT扰动方 法包括 MPPT扰动周期的第一子周期和第二子周期， 具体包括以下步骤：
[0011] 步骤 S1 : 在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输 入功率 P1后进行后级 M PPT扰动， 并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2;
[0012] 步骤 S2: 在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功 率 P3后进行前级 MPPT 扰动， 并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率 P4， 返回步骤 Sl， 进入下一个第 一子周期。
[0013] 进一步地， 所述步骤 Sl， 具体包括以下步骤：
[0014] 步骤 S11 : 在当前 MPPT扰动周期的第一子周期中， 采集后级拓扑扰动前的输入 电流 II和输入电压 Ul， 计算得到后级拓扑扰动前的输入功率 PI (k) ；
[0015] 步骤 S12: 根据上一 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入功 P2 (k-1 ) 和当前 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率 PI (k) ， 根据 MPPT算法 ， 计算得到扰动母线电压参考值 Ua， 根据扰动母线电压参考值 Ua扰动直流母线 电压；
[0016] 步骤 S13: 维持第一预设吋长后， 采集后级拓扑稳定后的输入电流 12和输入电 压 U2， 计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2 (k) ；
[0017] 步骤 S14: 维持第二预设吋长后， 进入 MPPT扰动周期的第二子周期；
[0018] 其中， k为大于等于 1的正整数。
[0019] 进一步地， 所述步骤 S2， 具体包括以下步骤：
[0020] 步骤 S21 : 在当前 MPPT扰动周期的第二子周期中， 采集前级拓扑扰动前的输入 电流 13和输入电压 U3， 计算得到后级拓扑扰动前的输入功率 P3 (k) ；
[0021] 步骤 S22: 根据上一 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入功 P4 (k-1 ) 和当前 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率 P3 (k) ， 根据 MPPT算法 ， 计算得到扰动光伏组件电压参考值 Ub， 根据扰动光伏组件电压参考值 Ub， 扰 动光伏组件输出电压；
[0022] 步骤 S23: 维持第三预设吋长后， 采集前级拓扑扰动后稳定的输入电流 II和输 入电压 Ul， 计算得到后级拓扑稳定后的输入功率 P4 (k) ； [0023] 步骤 S24: 维持第四预设吋长后， 当前 MPPT扰动周期结束；
[0024] 其中， k为大于等于 1的正整数。
[0025] 进一步地， 所述 MPPT扰动周期的第一子周期中， 后级拓扑进行后级 MPPT扰动 ， 还包括： 在后级拓扑扰动直流母线电压吋， 后级拓扑和前级拓扑进行对吋， 后级拓扑和前级拓扑同吋计吋至当前 MPPT周期结束。
[0026] 进一步地， 所述前级拓扑为 DC/DC拓扑； 所述后级拓扑为 DC/AC拓扑或 DC/DC 拓扑。
发明的有益效果
有益效果
[0027] 与现有技术相比， 本发明的一种光伏发电系统 MPPT扰动的方法， 通过前后级 分别进行 MPPT跟踪， 具有以下有益效果：
[0028] 1、 后级拓扑的后级母线电压参考值可变化， 克服现有固定参考值方案 MPPT 范围受限的问题， 使得系统具有较宽的 MPPT范围；
[0029] 2、 依次进行后级拓扑 MPPT扰动， 在不需要前后级信息交互的情况下， 后级 拓扑根据功率变化， 由后级独立判断、 计算母线电压参考值， 调整母线电压以 保证各路前级输入均处于正常 MPPT工况；
[0030] 3、 前后级拓扑 MPPT扰动不需要前后级拓扑信息交互， 无需通信线路， 不受 线路干扰等因素， 前后级拓扑不受空间距离的限制、 不受前级路数限制；
[0031] 4、 由母线电压变化点作为前后级 MPPT的对吋吋间点， 前后级拓扑分别进行 M
PPT周期对吋， 确保前后级拓扑能处于相同的 MPPT扰动周期中。
对附图的简要说明
附图说明
[0032] 图 1为光伏发电两级系统的系统框图；
[0033] 图 2为本发明的工作流程图。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0034] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明 。 [0035] 本实施例提供一种光伏发电系统 MPPT扰动方法， 所述光伏发电系统包括 N个 前级拓扑、 一个后级拓扑， 其中前级拓扑为 DC/DC拓扑， 后级拓扑为 DC/AC拓 扑， 所述前级拓扑的输入端分别连接至光伏组件， 所述 N个前级拓扑的输出端并 联至后级拓扑的输入端， 所述 MPPT扰动方法包括 MPPT扰动周期的第一子周期 和第二子周期， 具体包括以下步骤：
[0036] 步骤 S1 : 在所述第一子周期中获取后级拓扑扰动前的输 入功率 P1后进行后级 M PPT扰动， 并获取后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2;
[0037] 步骤 S2: 在第二子周期中获取前级拓扑扰动前的输入功 率 P3后进行前级 MPPT 扰动， 并获取前级拓扑扰动后稳定的输入功率 P4， 返回步骤 Sl， 进入下一个第 一子周期。
[0038] 在本实施例中， 所述前级拓扑为 DC/DC拓扑， 具体采用 DC/DC变换器； 所述后 级拓扑为 DC/AC拓扑， 具体采用 DC/AC逆变器， 并入市电网络， 接入负载； 特 别地， 所述后级拓扑还可以为 DC/DC拓扑， 进行回流升压， 接入电池组， 实现 储能充电功能。
[0039] 在本实施例中， 所述步骤 Sl， 具体包括以下步骤：
[0040] 步骤 S11 : 在当前 MPPT扰动周期的第一子周期中， 采集后级拓扑扰动前的输入 电流 II和输入电压 Ul， 计算得到后级拓扑扰动前的输入功率 PI (k) ；
[0041] 步骤 S12: 根据上一 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动后稳定的输入功 P2 (k-1 ) 和当前 MPPT扰动周期的后级拓扑扰动前的输入功率 PI (k) ， 根据 MPPT算法 ， 计算得到扰动母线电压参考值 Ua， 根据扰动母线电压参考值 Ua扰动直流母线 电压；
[0042] 步骤 S13: 维持第一预设吋长后， 采集后级拓扑稳定后的输入电流 12和输入电 压 U2， 计算得到后级拓扑扰动后稳定的输入功率 P2 (k) ；
[0043] 步骤 S14: 维持第二预设吋长后， 进入 MPPT扰动周期的第二子周期；
[0044] 其中， k为大于等于 1的正整数。
[0045] 在本实施例中， 所述步骤 S2， 具体包括以下步骤：
[0046] 步骤 S21 : 在当前 MPPT扰动周期的第二子周期中， 采集前级拓扑扰动前的输入 电流 13和输入电压 U3， 计算得到后级拓扑扰动前的输入功率 P3 (k) ； [0047] 步骤 S22: 根据上一 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动后稳定的输入功 P4 (k-1 ) 和当前 MPPT扰动周期的前级拓扑扰动前的输入功率 P3 (k) ， 根据 MPPT算法 ， 计算得到扰动光伏组件电压参考值 Ub， 根据扰动光伏组件电压参考值 Ub， 扰 动光伏组件输出电压；
[0048] 步骤 S23 : 维持第三预设吋长后， 采集前级拓扑扰动后稳定的输入电流 II和输 入电压 Ul， 计算得到后级拓扑稳定后的输入功率 P4 (k) ；
[0049] 步骤 S24: 维持第四预设吋长后， 当前 MPPT扰动周期结束；
[0050] 其中， k为大于等于 1的正整数。
[0051] 在本实施例中， 所述 MPPT扰动周期的第一子周期中， 后级拓扑进行后级 MPPT 扰动， 还包括： 在后级拓扑扰动直流母线电压吋， 后级拓扑中的后级计吋器和 前级拓扑中的前级计吋器根据直流母线电压的 变化进行对吋， 把母线电压的变 化点作为前后级 MPPT的对吋吋间点， 前级计吋器和后级计吋器同吋计吋至当前 MPPT周期结束。
[0052] 在本实施例中， 在正常运行过程中， 可能会由于工况变化 （如光强变化、 部分 前级关机等） 造成直流母线电压短吋间抖动， 干扰前后级拓扑的计吋器对吋， 采用该方法可以对干扰前后级拓扑的对计吋器 的对吋进行防干扰处理。
[0053] 所述防干扰处理的方式举例如下： 设置吋间阈值 it、 母线电压变化阈值 iU， 当 T cnt e[T S -At， +∞] , iU<l us — n 。 w - U bus — pre I吋， 才允许对吋 （T ^ΜΡΡΤ扰动周 期， it « T s ， t/ bus — n 。 w 、 t/ bus — pre 分别为当前、 前一个 MPPT周期的母线电压值） 。 防扰处理方法不局限于上述举例。
[0054] 以上所提到的 MPPT子算法均可为两点爬山法、 三点爬山法、 电导法等常见 MP Ρ Τ 算法。 其中， 电导法在各阶段采集的功率 P包含输入电压 U和输入电流 I。
[0055] 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡依本发明申请专利范围所做的均等变化 与修饰， 皆应属本发明的涵盖范围。