光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法
【專利摘要】本發明涉及光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法。通常的跟蹤算法是當光伏并網逆變器的輸入為CV源時候，光伏逆變器的工作功率點就不能確定。光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）將CV源的電壓設定為預定的工作電壓Vdc，輸出功率Pmax設置限流值流Idcmax=Pmax/Vdc；（2）將輸入電流從零開始增加；（3）持續檢測輸入的直流電壓值，當輸入電壓下降了deltV時，記錄電流參考值Iref，將Iref-Istep作為最終的輸入電流給定。本發明使用恒壓源來實現讓光伏逆變器工作在想要的功率點上，緩解設備壓力。
【專利說明】光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏并網逆變器在恒壓源輸入時的最大工作功率跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]在單相光伏并網逆變器的測試過程、或者是認證過程中，測試現場經常會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系曲線參見圖1。為了節省測試成本這時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，所以當光伏并網逆變器的輸入為CV源時候，光伏逆變器的工作功率點就不能確定，不利于測試工作進行。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種對光伏逆變器在恒壓源輸入時對最大功率進行跟蹤的方法，克服了現有技術中光伏逆變器的工作功率點不能確定的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:光伏逆變器在恒壓源輸入時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源的電壓設定為預定的工作電壓Vdc，并根據具體現場需要的輸出功率Pmax設置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ；
(2)將輸入電流從零開始增加,每隔時間Tstep,電流增加量Istep；
(3)持續檢測輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會下降，當輸入電壓下降了 deltV時,停止增加輸入電流，并記錄此時的電流參考值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]與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發明可以在沒有PV模擬器的測試現場方便的使用恒壓源來實現讓光伏逆變器工作在想要的功率點上，給測試帶來方便，緩解設備壓力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]以下結合附圖和實施方式詳細說明本發明:
圖1為PV模擬器的功率與電壓曲線示意圖；
圖2為并網光伏逆變器的系統框圖；
圖3為boost電感電流的PI調節器控制框圖。
【具體實施方式】[0007]光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法，CV源在使用的時候必須人為設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，這個允許的最大電流便決定了 CV源可以輸出的最大功率，當從CV源中抽出的電流超過最大電流Idcmax時候，CV源輸出的電壓便不再恒定，恒壓源將變成一個恒流源，輸出電壓Vdc會隨著期望抽出電流的增大而下降，不能維持恒壓特性輸出。基于恒壓源的這一特性，當檢測到CV源的輸出電壓有所下降的時候，便是其最接近允許輸出的最大功率的點，記錄此時CV源的輸出電流，然后將略小于此電流的值作為光伏并網逆變器的輸入電流給定，則可以讓光伏并網逆變器工作在CV源的當前可輸出最大功率之處。這樣便可通過設定CV源的電壓值和限流值，讓待測的光伏并網逆變器工作在期望的功率值。
[0008]具體通過以下步驟實現:
(1)將CV源的電壓設定為預定的工作電壓Vdc，并根據期望的功率Pmax設置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ；
(2)將輸入電流從零開始慢慢增加,每隔Tstep時間將電流參考值增加Istep,Tstep的長度可以根據電流控制環的速度決定，一般要遠大于電流環的相應速度，在單相光伏并網逆變器中輸出的電流為交流電流，在本發明中取Tstep為10個工頻周期，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)持續檢測輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會下降，當輸入電壓下降了 deltV時,說明參考電流Iref大于了 Idcmax,停止增加輸入電流,并記錄此時的電流參考值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，光伏并網系統的結構框圖中，其中Vdc為恒壓源，Vbus為前級的DC/DC電路(通常是boost電路)與后級的逆變電路的能量交換點，其電壓Vbus通常是由后面的逆變器來控制的，正常工作時，逆變電路將其穩定在一個高于電網電壓峰值的電壓點，所以對于前面的boost電路來說,后面Vbus可以看做一個恒壓源。如果將boost的開關s的驅動占空比記為D,當boost的輸入電感電流連續的時候,輸入Vdc與輸出Vbus之間存在關系為:
Vdc = Vbus * (1-D)(I)
式(I)中Vdc為電壓源的輸入，前面分析Vbus在穩定工作時也可看做一個動態平衡的電壓源，所以當系統穩定工作時，占空比D是一個固定的值。
[0010]從控制環的系統框圖中可以看出，參見圖3，當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，則穩態工作的占空比就會在PI調節器的作用下增大，此時由于Vbus由后級逆變控制，所以仍然保持不動，根據公式(I)可知，則輸入電壓便會下降。
[0011]在數字控制的電路中PI調節器的表達式為:
y (n) = y(n-l) + e(n) _ k2 * e(n-l)(2)
其中y(n)為PI調節器的當前輸出量，e(n)為當前的輸入誤差量，y(n_l)為上一個計算周期的PI調機器的輸出，e(n-l)為上一個計算周期的輸入誤差量丸和k2調節器的參數，是兩個已知的常量，由調節器的設計過程中決定。
[0012]在圖3中，占空比D為PI調節器的輸出Vc經過一個三角載波Vtri比較環節得至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
【發明內容】
的具體步驟的第(3)步過程中，檢測到輸出電壓下降了式(6)中所示計算結果deltV的時候，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
【權利要求】
1.光伏逆變器在恒壓源輸入時的最大功率跟蹤方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將CV源的電壓設定為預定的工作電壓Vdc，并根據具體現場需要的輸出功率Pmax設置限流值流Idcmax = Pmax/Vdc ； (2)將輸入電流從零開始增加，每隔時間Tstep,電流增加量Istep； (3)持續檢測輸入的直流電壓值，由于輸入電流增加超過限幅值，輸入電壓會下降，當輸入電壓下降了 deltV時，停止增加輸入電流，并記錄此時的電流參考值IrefJfIref-1st印作為最終的輸入電流給定，CV源當前的輸出功率為Vdc* (Iref-1st印)，CV源的最大功率為 Vdc*Idcmax,則 CV 源當前輸出功率 Po > (Vdc*Idcmax) - (Vdc^Istep)。
2.根據權利要求1所述的光伏逆變器在恒壓源輸入時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】H02M7/42GK103427687SQ201310366727
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】陳橋梁, 郭英, 倪嘉, 徐西昌 申請人:西安龍騰新能源科技發展有限公司