光伏電池的最大功率點跟蹤裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏發電技術領域，具體而言，涉及一種光伏電池的最大功率點跟蹤 裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 自18世紀從西方歐洲國家開始的工業革命以來，人類活動對傳統能源的大規模利 用已造成了嚴重的環境問題，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 復利用率高、使用方便且安全潔凈等優點被廣泛的提及和研發運用。于是，世界各國的科學 家逐漸開始研究太陽能光伏發電技術。
[0003] 由于光照強度時時刻刻都在變化，這樣導致光伏電池的電壓也會發生變化，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特性曲線上每一點對應的縱橫坐標相 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，光伏電池能夠 輸出最大功率。若環境參數例如光照強度、環境溫度等發生改變，光伏電池的I-U特性曲線 會發生變化，P-U特性也會發生改變，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，稱為最大功率點，通過光照強度和溫度的影響，其大小會有所變化。實際生產 應用中需要使光伏電池在最大功率點工作。如何使光伏電池在最大功率點工作，已經成為 當下光伏研究領域最熱門的話題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種光伏電池的最大功率點跟蹤裝置及方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：
[0006] 第一方面，本發明實施例提供了一種光伏電池的最大功率點跟蹤裝置，所述光伏 電池的最大功率點跟蹤裝置包括:采樣模塊，用于對光伏電池的輸出電流和輸出電壓進行 采樣，獲取電流-電壓采樣集;第一分析模塊，用于依據所述電流-電壓采樣集，計算光伏電 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功率的平均值，其中，第一最大功率附近的多個功率不包括第一最大 功率;第三分析模塊，用于依據所述電流-電壓采樣集，計算光伏電池的電導增量和瞬間電 導，并依據所述電導增量和所述瞬間電導的關系，調整光伏電池的負載阻抗以使光伏電池 達到第二最大功率;最大功率點確認模塊，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。
[0007] 第二方面，本發明實施例還提供了一種光伏電池的最大功率點跟蹤方法，所述光 伏電池的最大功率點跟蹤方法包括:對光伏電池的輸出電流和輸出電壓進行采樣，獲取電 流-電壓采樣集;依據所述電流_電壓采樣集，計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功率的平均值，其中，第一最大功 率附近的多個功率不包括第一最大功率;依據所述電流_電壓采樣集，計算光伏電池的電導 增量和瞬間電導，并依據所述電導增量和所述瞬間電導的關系，調整光伏電池的負載阻抗 以使光伏電池達到第二最大功率;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。
[0008] 本發明實施例提供的一種光伏電池的最大功率點跟蹤裝置及方法，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。利用本發明的裝置及方法確定光伏電池的最大功率 點，提高了光伏電池的最大功率點的精確度，使得光伏電池穩定的工作在最大功率點，提高 了光伏電池的工作效率。
[0009] 為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合 所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對 范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這 些附圖獲得其他相關的附圖。
[0011] 圖1示出了本發明實施例提供的光伏電池的最大功率點跟蹤裝置適用于服務端的 應用環境不意圖；
[0012] 圖2示出了本發明實施例提供的光伏電池的最大功率點跟蹤裝置的方框示意圖；
[0013] 圖3示出了本發明實施例提供的光伏電池的最大功率點跟蹤方法的流程圖；
[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度下的功率-電壓特性曲線。
【具體實施方式】
[0017] 請參閱圖1，是本發明的最大功率點跟蹤裝置110適用于服務端100的應用環境示 意圖。該服務端100可以是，但不限于，網絡服務器、數據庫服務器、云端服務器等等。所述服 務端100包括最大功率點跟蹤裝置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，以實現數據的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信 號線實現電性連接。所述最大功率點跟蹤裝置110包括至少一個可以軟件或固件 (firmware)的形式存儲于所述存儲器101中或固化在所述服務端100的操作系統 (operating system，0S)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執行存儲器101中存儲的 可執行模塊，例如，所述最大功率點跟蹤裝置110包括的軟件功能模塊或計算機程序。
[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在接收到執行指令后，執行所述程序，前述本發明實施例任一實施例揭 示的流過程定義的服務端100所執行的方法可以應用于處理器103中，或者由處理器103實 現。
[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)、網絡處理 器103(Network Processor，簡稱NP)等;還可以是數字信號處理器103(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現成可編程門陣列(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。可以實現或者執行本發明實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也可以是任何常規的處理器103等。
[0021] 下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在 此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因 此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的 范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做 出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022] 應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一 個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的 描述中，術語"第一"、"第二"等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0023] 由于環境溫度和光照強度等環境因素時時刻刻都在變化，這樣導致光伏電池的電 壓也會發生變化。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 對應的橫縱坐標相乘，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，