光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤 裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自18世紀(jì)從西方歐洲國家開始的工業(yè)革命以來，人類活動對傳統(tǒng)能源的大規(guī)模利 用已造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，在能源問題上必須尋找新的出路。太陽能由于具有儲量大、重 復(fù)利用率高、使用方便且安全潔凈等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的提及和研發(fā)運(yùn)用。于是，世界各國的科學(xué) 家逐漸開始研究太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。
[0003] 由于光照強(qiáng)度時(shí)時(shí)刻刻都在變化，這樣導(dǎo)致光伏電池的電壓也會發(fā)生變化，光伏 電池的I-U特性曲線具是非線性的，將光伏電池 I一U特性曲線上每一點(diǎn)對應(yīng)的縱橫坐標(biāo)相 乘，可以得到光伏電池功率(P)_電壓(U)特性曲線，電壓恒定為一固定值時(shí)，光伏電池能夠 輸出最大功率。若環(huán)境參數(shù)例如光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等發(fā)生改變，光伏電池的I-U特性曲線 會發(fā)生變化，P-U特性也會發(fā)生改變，最大功率的輸出值也會不同。我們通常將光伏電池的 最佳工作點(diǎn)，稱為最大功率點(diǎn)，通過光照強(qiáng)度和溫度的影響，其大小會有所變化。實(shí)際生產(chǎn) 應(yīng)用中需要使光伏電池在最大功率點(diǎn)工作。如何使光伏電池在最大功率點(diǎn)工作，已經(jīng)成為 當(dāng)下光伏研究領(lǐng)域最熱門的話題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，所述光伏 電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置包括:采樣模塊，用于對光伏電池的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行 采樣，獲取電流-電壓采樣集;第一分析模塊，用于依據(jù)所述電流-電壓采樣集，計(jì)算光伏電 池輸出的功率集，并確定所述功率集中的第一最大功率;第二分析模塊，用于求取所述第一 最大功率附近的多個(gè)功率的平均值，其中，第一最大功率附近的多個(gè)功率不包括第一最大 功率;第三分析模塊，用于依據(jù)所述電流-電壓采樣集，計(jì)算光伏電池的電導(dǎo)增量和瞬間電 導(dǎo)，并依據(jù)所述電導(dǎo)增量和所述瞬間電導(dǎo)的關(guān)系，調(diào)整光伏電池的負(fù)載阻抗以使光伏電池 達(dá)到第二最大功率;最大功率點(diǎn)確認(rèn)模塊，用于求取所述平均值與所述第二最大功率二者 的平均值，以獲得最大功率點(diǎn)。
[0007] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，所述光 伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤方法包括:對光伏電池的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，獲取電 流-電壓采樣集;依據(jù)所述電流_電壓采樣集，計(jì)算光伏電池輸出的功率集，并確定所述功率 集中的第一最大功率;求取所述第一最大功率附近的多個(gè)功率的平均值，其中，第一最大功 率附近的多個(gè)功率不包括第一最大功率;依據(jù)所述電流_電壓采樣集，計(jì)算光伏電池的電導(dǎo) 增量和瞬間電導(dǎo)，并依據(jù)所述電導(dǎo)增量和所述瞬間電導(dǎo)的關(guān)系，調(diào)整光伏電池的負(fù)載阻抗 以使光伏電池達(dá)到第二最大功率;求取所述平均值與所述第二最大功率二者的平均值，以 獲得最大功率點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置及方法，通過對光伏電 池的輸出電流和輸出電壓進(jìn)行采樣，并利用多種方法分析，然后將多種分析方法整合在一 起，最終確定光伏電池的最大功率點(diǎn)。利用本發(fā)明的裝置及方法確定光伏電池的最大功率 點(diǎn)，提高了光伏電池的最大功率點(diǎn)的精確度，使得光伏電池穩(wěn)定的工作在最大功率點(diǎn)，提高 了光伏電池的工作效率。
[0009] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對 范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0011] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置適用于服務(wù)端的 應(yīng)用環(huán)境不意圖；
[0012] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置的方框示意圖；
[0013] 圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤方法的流程圖；
[0014] 圖4示出了光伏電池的功率-電壓特性曲線；
[0015] 圖5示出了光伏電池的電流-電壓特性曲線；
[0016] 圖6示出了光伏電池在不同光照強(qiáng)度下的功率-電壓特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 請參閱圖1，是本發(fā)明的最大功率點(diǎn)跟蹤裝置110適用于服務(wù)端100的應(yīng)用環(huán)境示 意圖。該服務(wù)端100可以是，但不限于，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、云端服務(wù)器等等。所述服 務(wù)端100包括最大功率點(diǎn)跟蹤裝置110、存儲器101、存儲控制器102及處理器103。
[0018] 所述存儲器101、存儲控制器102及處理器103,各元件相互之間直接或間接地電性 連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信 號線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝置110包括至少一個(gè)可以軟件或固件 (firmware)的形式存儲于所述存儲器101中或固化在所述服務(wù)端100的操作系統(tǒng) (operating system，0S)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執(zhí)行存儲器101中存儲的 可執(zhí)行模塊，例如，所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝置110包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。
[0019] 其中，存儲器101可以是，但不限于，只讀存儲器Read Only Memory，R0M)，可編程 只讀存儲器（Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPR0M)，電可擦除只讀存儲器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPR0M)，閃存（FLASH)等。其中，存儲器 101 用于存儲程 序，所述處理器103在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本發(fā)明實(shí)施例任一實(shí)施例揭 示的流過程定義的服務(wù)端100所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器103中，或者由處理器103實(shí) 現(xiàn)。
[0020] 處理器103可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器103可 以是通用處理器103,包括中央處理器103(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理 器103(Network Processor，簡稱NP)等;還可以是數(shù)字信號處理器103(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、 分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用 處理器103可以是微處理器103或者該處理器103也可以是任何常規(guī)的處理器103等。
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因 此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的 范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一 個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本發(fā)明的 描述中，術(shù)語"第一"、"第二"等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0023] 由于環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度等環(huán)境因素時(shí)時(shí)刻刻都在變化，這樣導(dǎo)致光伏電池的電 壓也會發(fā)生變化。光伏電池的I-U特性曲線是非線性的，將光伏電池 I-U特性曲線上每一點(diǎn) 對應(yīng)的橫縱坐標(biāo)相乘，可以得到光伏電池功率(P)-電壓(U)特性曲線，如圖4所示。
[0024]從圖4可以看出，電壓恒定為一固定值Umaxl時(shí)，