光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法。通常的跟蹤算法是當(dāng)光伏并網(wǎng)逆變器的輸入為CV源時(shí)候，光伏逆變器的工作功率點(diǎn)就不能確定。光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）將CV源的電壓設(shè)定為預(yù)定的工作電壓Vdc，輸出功率Pmax設(shè)置限流值流Idcmax=Pmax/Vdc；（2）將輸入電流從零開始增加；（3）持續(xù)檢測(cè)輸入的直流電壓值，當(dāng)輸入電壓下降了deltV時(shí)，記錄電流參考值Iref，將Iref-Istep作為最終的輸入電流給定。本發(fā)明使用恒壓源來實(shí)現(xiàn)讓光伏逆變器工作在想要的功率點(diǎn)上，緩解設(shè)備壓力。
【專利說明】光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大工作功率跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在單相光伏并網(wǎng)逆變器的測(cè)試過程、或者是認(rèn)證過程中，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)由于條件有限而缺乏具有光伏特性的輸入源(也叫PV模擬器)，其輸出功率與電壓關(guān)系曲線參見圖1。為了節(jié)省測(cè)試成本這時(shí)候可用具有恒壓特性的直流源來代替(以下叫CV源)，CV源的輸出特性是在輸出功率允許的范圍內(nèi)維持恒壓特性輸出。通常光伏逆變器的最大功率跟蹤算法是基于輸入源為具有光伏特性的，所以當(dāng)光伏并網(wǎng)逆變器的輸入為CV源時(shí)候，光伏逆變器的工作功率點(diǎn)就不能確定，不利于測(cè)試工作進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對(duì)光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)對(duì)最大功率進(jìn)行跟蹤的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中光伏逆變器的工作功率點(diǎn)不能確定的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法，其特別之處在于:包括以下步驟:
(1)將CV源的電壓設(shè)定為預(yù)定的工作電壓Vdc，并根據(jù)具體現(xiàn)場(chǎng)需要的輸出功率Pmax設(shè)置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ；
(2)將輸入電流從零開始增加,每隔時(shí)間Tstep,電流增加量Istep；
(3)持續(xù)檢測(cè)輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會(huì)下降，當(dāng)輸入電壓下降了 deltV時(shí),停止增加輸入電流，并記錄此時(shí)的電流參考值Iref,將Iref-1st印作為最終的輸入電流給定，CV源當(dāng)前的輸出功率為Vdc *(Iref -1st印)，CV源的最大功率為 Vdc * Idcmax，則 CV 源當(dāng)前輸出功率 Po〉(Vdc * Idcmax)- (Vdc * Istep);
上述步驟(2)的Tstep為200ms, Istep的大小由每一步期望增加的功率Pstep和恒壓源輸出的電壓Vdc決定，Istep=Pstep/Vdc。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明可以在沒有PV模擬器的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)方便的使用恒壓源來實(shí)現(xiàn)讓光伏逆變器工作在想要的功率點(diǎn)上，給測(cè)試帶來方便，緩解設(shè)備壓力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式詳細(xì)說明本發(fā)明:
圖1為PV模擬器的功率與電壓曲線示意圖；
圖2為并網(wǎng)光伏逆變器的系統(tǒng)框圖；
圖3為boost電感電流的PI調(diào)節(jié)器控制框圖。
【具體實(shí)施方式】[0007]光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法，CV源在使用的時(shí)候必須人為設(shè)置其允許的最大輸出電流Idcmax，也就是說允許從CV源中取出的最大電流，這個(gè)允許的最大電流便決定了 CV源可以輸出的最大功率，當(dāng)從CV源中抽出的電流超過最大電流Idcmax時(shí)候，CV源輸出的電壓便不再恒定，恒壓源將變成一個(gè)恒流源，輸出電壓Vdc會(huì)隨著期望抽出電流的增大而下降，不能維持恒壓特性輸出?；诤銐涸吹倪@一特性，當(dāng)檢測(cè)到CV源的輸出電壓有所下降的時(shí)候，便是其最接近允許輸出的最大功率的點(diǎn)，記錄此時(shí)CV源的輸出電流，然后將略小于此電流的值作為光伏并網(wǎng)逆變器的輸入電流給定，則可以讓光伏并網(wǎng)逆變器工作在CV源的當(dāng)前可輸出最大功率之處。這樣便可通過設(shè)定CV源的電壓值和限流值，讓待測(cè)的光伏并網(wǎng)逆變器工作在期望的功率值。
[0008]具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)將CV源的電壓設(shè)定為預(yù)定的工作電壓Vdc，并根據(jù)期望的功率Pmax設(shè)置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ；
(2)將輸入電流從零開始慢慢增加,每隔Tstep時(shí)間將電流參考值增加Istep,Tstep的長(zhǎng)度可以根據(jù)電流控制環(huán)的速度決定，一般要遠(yuǎn)大于電流環(huán)的相應(yīng)速度，在單相光伏并網(wǎng)逆變器中輸出的電流為交流電流，在本發(fā)明中取Tstep為10個(gè)工頻周期，即200ms，Istep的大小由每一步期望增加的功率Pstep和恒壓源輸出的電壓Vdc決定，Istep=Pstep/Vdc ；
(3)持續(xù)檢測(cè)輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會(huì)下降，當(dāng)輸入電壓下降了 deltV時(shí),說明參考電流Iref大于了 Idcmax,停止增加輸入電流,并記錄此時(shí)的電流參考值IrefJf Iref -1step作為最終的輸入電流給定，由于直流源的輸出電壓恒定為Vdc，那么CV源當(dāng)前的輸出功率為Vdc * (Iref -1st印)，而CV源的最大功率為Vdc * Idcmax，將上述綜合可以得到CV源當(dāng)前輸出功率Po〉(Vdc * Idcmax) - (Vdc *IstepX
[0009]在上述所述步驟中，見圖2，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖中，其中Vdc為恒壓源，Vbus為前級(jí)的DC/DC電路(通常是boost電路)與后級(jí)的逆變電路的能量交換點(diǎn)，其電壓Vbus通常是由后面的逆變器來控制的，正常工作時(shí)，逆變電路將其穩(wěn)定在一個(gè)高于電網(wǎng)電壓峰值的電壓點(diǎn)，所以對(duì)于前面的boost電路來說,后面Vbus可以看做一個(gè)恒壓源。如果將boost的開關(guān)s的驅(qū)動(dòng)占空比記為D,當(dāng)boost的輸入電感電流連續(xù)的時(shí)候,輸入Vdc與輸出Vbus之間存在關(guān)系為:
Vdc = Vbus * (1-D)(I)
式(I)中Vdc為電壓源的輸入，前面分析Vbus在穩(wěn)定工作時(shí)也可看做一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的電壓源，所以當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，占空比D是一個(gè)固定的值。
[0010]從控制環(huán)的系統(tǒng)框圖中可以看出，參見圖3，當(dāng)boost電路的輸入電流參考值iref增加到輸入電壓源的限流值Idcmax以后，如果繼續(xù)增加電流的參考給定，由于CV源被限流不能輸出更大的電流，則iref與iL之間存在差，則穩(wěn)態(tài)工作的占空比就會(huì)在PI調(diào)節(jié)器的作用下增大，此時(shí)由于Vbus由后級(jí)逆變控制，所以仍然保持不動(dòng)，根據(jù)公式(I)可知，則輸入電壓便會(huì)下降。
[0011]在數(shù)字控制的電路中PI調(diào)節(jié)器的表達(dá)式為:
y (n) = y(n-l) + e(n) _ k2 * e(n-l)(2)
其中y(n)為PI調(diào)節(jié)器的當(dāng)前輸出量，e(n)為當(dāng)前的輸入誤差量，y(n_l)為上一個(gè)計(jì)算周期的PI調(diào)機(jī)器的輸出，e(n-l)為上一個(gè)計(jì)算周期的輸入誤差量丸和k2調(diào)節(jié)器的參數(shù)，是兩個(gè)已知的常量，由調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過程中決定。
[0012]在圖3中，占空比D為PI調(diào)節(jié)器的輸出Vc經(jīng)過一個(gè)三角載波Vtri比較環(huán)節(jié)得至IJ，所以可以將D看做是式(2)中的y(n)，記為D(η)，圖3中的ie看做式(2)中的e(n)，記為ie(n);從圖3中可以看出，
ie(n) = iref -1L(3)
所以當(dāng)電流參考給定iref大于Idcmax之后，
D (n) = D (n-1) + kl * ie (η) - k2 * ie(n_l)(4)
根據(jù)公式(I)可知，新的CV源輸出電壓
Vdc (n) = Vbus * ( 1- D (η) )(5)
在電壓Vdc下降之前的Vdc (n-1) = Vdc，所以將公式(3)、(4)代入公式(5)中，并用式(I) - (5)可以得到輸出的Vdc下降的值
deltV = Vbus * kl * ( iref -1L)(6)
所以在前述
【發(fā)明內(nèi)容】
的具體步驟的第(3)步過程中，檢測(cè)到輸出電壓下降了式(6)中所示計(jì)算結(jié)果deltV的時(shí)候，即停止增加iref,并將(iref - deltl)做為最終的電流給定值，為了不讓Vdc處在下降的邊緣地帶,可以將deltl選為2*Istep,即將iref的值減小2
止/J/ O
【權(quán)利要求】
1.光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將CV源的電壓設(shè)定為預(yù)定的工作電壓Vdc，并根據(jù)具體現(xiàn)場(chǎng)需要的輸出功率Pmax設(shè)置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ； (2)將輸入電流從零開始增加，每隔時(shí)間Tstep,電流增加量Istep； (3)持續(xù)檢測(cè)輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會(huì)下降，當(dāng)輸入電壓下降了 deltV時(shí)，停止增加輸入電流，并記錄此時(shí)的電流參考值IrefJfIref-1st印作為最終的輸入電流給定，CV源當(dāng)前的輸出功率為Vdc* (Iref-1st印)，CV源的最大功率為 Vdc*Idcmax,則 CV 源當(dāng)前輸出功率 Po > (Vdc*Idcmax) - (Vdc^Istep)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏逆變器在恒壓源輸入時(shí)的最大功率跟蹤方法，其特征在于:所述步驟(2)的Tstep為200ms, Istep的大小由每一步期望增加的功率Pstep和恒壓源輸出的電壓Vdc決定，I step = Pstep/Vdc。
【文檔編號(hào)】H02M7/42GK103427687SQ201310366727
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】陳橋梁, 郭英, 倪嘉, 徐西昌 申請(qǐng)人:西安龍騰新能源科技發(fā)展有限公司