一種光伏系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種光伏系統(tǒng)(110)，所述光伏系統(tǒng)包括太陽能電池(115)和逆變器(120)，所述逆變器被配置成將所述太陽能電池(115)生成的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。所述光伏系統(tǒng)(100)包括被配置成執(zhí)行所述光伏系統(tǒng)(100)的MPP跟蹤的最大功率點(diǎn)(MPP)跟蹤模塊(122)。所述MPP跟蹤模塊(122)被配置成檢測所述太陽能電池(115)的遮蔽并且修改其MPP跟蹤以防止跟蹤局部MPP。所述MPP跟蹤模塊(122)可結(jié)合到所述逆變器(120)中。
【專利說明】一種光伏系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述主題的實(shí)施例整體涉及太陽能電池。更具體地講，主題的實(shí)施例涉及用于光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池和一個(gè)或多個(gè)光伏逆變器。太陽能電池是為人們所熟知的用于將太陽輻射轉(zhuǎn)換成電能的裝置。逆變器將太陽能電池生成的直流電(DC)轉(zhuǎn)換成交流電(AC)。
[0003]光伏系統(tǒng)可在短路電壓(其中電壓為零)和開路電壓(其中電壓處于可由光伏系統(tǒng)生成的最大值處)之間的任何電壓下操作。存在與每個(gè)電壓操作點(diǎn)相關(guān)的電流。為了使光伏系統(tǒng)的輸出功率最大化，必須定位最佳電流和電壓操作點(diǎn)。光伏系統(tǒng)的輸出功率達(dá)到其最大值的操作點(diǎn)被稱為“最大功率點(diǎn)”(MPP)。光伏系統(tǒng)在MPP處的電壓和電流分別為最大功率電壓(Vmp)和最大功率電流(Imp)。
[0004]圖1示出了示例性光伏系統(tǒng)的電流-電壓(1-V)曲線151。在1-V曲線151上疊加的是對應(yīng)的光伏系統(tǒng)的功率-電壓曲線152。在MPP處(參見153)，光伏系統(tǒng)輸出最大功率電流Imp和最大功率電壓Vmp。光伏系統(tǒng)在MPP處的輸出功率為最大功率Pmp，其是Vmp和Imp的乘積。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)系統(tǒng)電流為零時(shí)產(chǎn)生開路電壓Voc，并且當(dāng)系統(tǒng)電壓為零時(shí)產(chǎn)生短路電流I sc。
[0005]光伏系統(tǒng)執(zhí)行MPP跟蹤以保持其在MPP處的輸出。MMP跟蹤的示例性方法包括“擾動(dòng)觀察”(P&o)方法和“增量電導(dǎo)”(IncC)方法。在P&0方法中，光伏系統(tǒng)的電壓或電流受到小步長的擾動(dòng)以檢測對應(yīng)的功率變化。如果功率增加，則繼續(xù)在相同的方向上擾動(dòng)；如果功率減小，則將擾動(dòng)變成相反的方向。如其名稱所暗示的，增量電導(dǎo)方法利用光伏系統(tǒng)的增量電導(dǎo)(dl/dV)來計(jì)算功率相對于電壓(dP/dV)變化的信號，從而跟蹤最大功率點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，操作光伏系統(tǒng)的方法包括接收由多個(gè)太陽能電池生成的電壓和電流的讀數(shù)。檢測指示多個(gè)太陽能電池中的一組太陽能電池的遮蔽的條件。響應(yīng)于檢測到指示所述的一組太陽能電池的遮蔽的所述條件，修改光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤以生成設(shè)定點(diǎn)電壓。多個(gè)太陽能電池生成根據(jù)MPP跟蹤設(shè)定點(diǎn)電壓的電壓。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，光伏系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池、被配置成定位包括多個(gè)太陽能電池中的第一組太陽能電池的第一光伏模塊的太陽能跟蹤器，該太陽能跟蹤器包括用于調(diào)整第一光伏模塊的位置的電機(jī)，被配置成接收多個(gè)太陽能電池的電壓和電流的逆變器，以及最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊被配置成檢測到第一光伏模塊遮蔽包括多個(gè)太陽能電池中的第二組太陽能電池的第二光伏模塊的時(shí)間。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，操作光伏系統(tǒng)的方法包括執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤以生成以第一遞減步長遞減的電壓設(shè)定點(diǎn)。多個(gè)太陽能電池生成根據(jù)該電壓設(shè)定點(diǎn)的電壓。一旦達(dá)到時(shí)間間隔就使第一遞減步長增大至第二遞減步長，第二遞減步長大于第一遞減步長。執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤以使電壓設(shè)定點(diǎn)以第二遞減步長遞減。在電壓設(shè)定點(diǎn)遞減了第二遞減步長之后，多個(gè)太陽能電池生成根據(jù)該電壓設(shè)定點(diǎn)的電壓。
[0009]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀包括附圖和權(quán)利要求書的本公開全文之后，本發(fā)明的這些和其他特征對于他們而言將是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮時(shí)，通過參見【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標(biāo)記是指類似的元件。
[0011]圖1示出了示例性光伏系統(tǒng)的電流-電壓(1-V)曲線。
[0012]圖2示出了包括局部和全局MPP的光伏系統(tǒng)的示例性1-V曲線。
[0013]圖3示出了由本發(fā)明人執(zhí)行的研究中的光伏系統(tǒng)的1-V曲線。
[0014]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光伏系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的操作光伏系統(tǒng)的方法的流程圖。
[0016]圖6示出了示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例檢測指示太陽能電池的遮蔽的一個(gè)或多個(gè)條件。
[0017]圖7示出了遮蔽增加的功率-電壓圖表。
[0018]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的操作光伏系統(tǒng)的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]在本發(fā)明中，提供了許多具體細(xì)節(jié)，例如設(shè)備、組件和方法的例子，從而獲得對本發(fā)明實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識到，本發(fā)明可在沒有所述具體細(xì)節(jié)中的一者或多者的情況下實(shí)施。在其他情況下，未示出或描述為人們所熟知的細(xì)節(jié)，以避免使本發(fā)明的方面模糊不清。
[0020]一般來講，目前可用的MPP跟蹤方法在光伏系統(tǒng)被完全照射的正常操作條件下運(yùn)行良好。然而，存在MPP跟蹤方法失效的某些操作條件。具體地講，一些MPP跟蹤方法在跟蹤局部MPP時(shí)遇到困難，局部MPP是功率-電壓曲線上的局部最大值。局部MPP具有與真實(shí)MPP類似的性質(zhì)，但并不表示光伏系統(tǒng)的真實(shí)最大功率。真實(shí)MPP也稱為“全局MPP”，因?yàn)槠涫怯糜诠夥到y(tǒng)的整個(gè)1-V曲線的MPP。相比之下，局部最大功率點(diǎn)是僅用于一部分1-V曲線的MPP。
[0021]圖1的1-V曲線151是正常操作條件的結(jié)果，在正常操作條件下在曲線151上僅存在單個(gè)MPP 153，其是全局MPP。然而，在其他操作條件下，在1-V曲線上可存在除了全局MPP之外的一個(gè)或多個(gè)局部MPP。圖2示出了光伏系統(tǒng)的示例性1-V曲線161，以及對應(yīng)的功率-電壓曲線162。在圖2的例子中，1-V曲線161包括除了全局MPP 163之外的局部MPP 164。由功率-電壓曲線162可以看出，局部MPP 164不是光伏系統(tǒng)輸出最大功率的操作點(diǎn)；光伏系統(tǒng)在全局MPP 163處輸出最大功率。
[0022]在P&0和IncC方法的最基本具體實(shí)施中，在最大功率電壓Vmp增加且功率降低時(shí)，諸如當(dāng)光伏模塊遮蔽在一天結(jié)束時(shí)增加時(shí)，無法檢測局部MPP是否被跟蹤。本發(fā)明人認(rèn)為，上述這兩種方法的問題是因?yàn)榫植縈PP的形成，局部MPP得自與全局MPP相同的電壓點(diǎn)。這種現(xiàn)象在圖3中示出，圖3示出了由本發(fā)明人執(zhí)行的研究中的光伏系統(tǒng)的1-V曲線。在圖3的例子中，由箭頭171表示的增加電壓和降低電流的方向遵循局部MPP，而由箭頭172表示的方向遵循在較低電壓下優(yōu)選的全局MPP。箭頭173通常表示得自與全局MPP相同的電壓的局部MPP。起先，局部MPP和全局MPP之間的電壓間隔非常小。如果在正常MPP跟蹤的過程中電壓遞增步長使功率點(diǎn)位于局部MPP的高電壓側(cè)，則存在這些方法將不能恢復(fù)至全局MPP的高可能性。一旦定位并跟蹤了局部MPP，則非常難以確定是否存在另一個(gè) MPP。
[0023]區(qū)分全局MPP和局部MPP的另一個(gè)挑戰(zhàn)是MPP跟蹤方法通常僅集中于I_V曲線的小窗口。這是小電壓步長的結(jié)果，小電壓步長是始終使操作功率最大化并且使電壓抖動(dòng)范圍最小化所需的。折衷方案是，MPP跟蹤方法不捕集1-V曲線中的任何大規(guī)模變化，諸如當(dāng)引入局部MPP時(shí)。
[0024]本發(fā)明人確定，可通過光伏模塊遮蔽和對應(yīng)的旁路二極管響應(yīng)引入局部MPP。即，當(dāng)一些太陽能電池被遮蔽時(shí)，MPP跟蹤可遵循局部MPP，而不是全局MPP。如將在下文更顯而易見的是，本發(fā)明的實(shí)施例除了其他特征之外可檢測指示太陽能電池遮蔽的條件，并且作為響應(yīng)，修改MPP跟蹤以防止跟蹤局部MPP。在某些時(shí)間條件下，本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過改變MPP跟蹤中采用的遞減大小來防止跟蹤局部MPP。
[0025]現(xiàn)在參見圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光伏系統(tǒng)100的示意圖。在圖4的例子中，光伏系統(tǒng)100包括光伏逆變器120和多個(gè)太陽能電池115。太陽能電池115將太陽輻射轉(zhuǎn)換成電能。太陽能電池115可為商購獲得的太陽能電池，諸如得自加利福尼亞州圣何塞的 SunPower? 公司(SunPower?Corporat1n of San Jose, California)的那些。在圖4的例子中，將一組太陽能電池115安裝在光伏模塊114上。在無損本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的情況下，還可不同地安裝或包裝太陽能電池115。
[0026]光伏模塊114的串狀物124(8卩，124-1、124_2)可安裝在太陽能跟蹤器119上。示例性的示出了兩個(gè)串狀物124，但光伏系統(tǒng)100可具有一個(gè)或多個(gè)串狀物124。串狀物124可包括以串聯(lián)方式電連接的太陽能電池115。
[0027]太陽能跟蹤器119可包括扭矩管118、電機(jī)117和太陽能跟蹤器控制器116。扭矩管118可包括剛性管或光伏模塊114可附接至的其他支撐物。電機(jī)117使扭矩管118旋轉(zhuǎn)以使光伏模塊114旋轉(zhuǎn)。太陽能跟蹤器控制器116可被配置成驅(qū)動(dòng)電機(jī)117以使光伏模塊114朝太陽取向以用于最佳太陽照射。太陽能跟蹤器控制器116可基于日期和時(shí)間定位光伏模塊114。太陽能跟蹤器控制器116可通過有線或無線通信與逆變器120和/或被配置用于MPP跟蹤的其他設(shè)備通信。在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能跟蹤器控制器116被配置成向逆變器120提供指示太陽能電池115相對于太陽照射的取向的位置信息。位置信息可包括例如電機(jī)117的旋轉(zhuǎn)位置的讀數(shù)或電機(jī)117的電機(jī)設(shè)定點(diǎn)。
[0028]匯流箱112提供太陽能電池115的輸出可結(jié)合和/或連接至其他組件的結(jié)點(diǎn)。在圖4的例子中，匯流箱112向逆變器120提供由太陽能電池115生成的組合電壓(V)和組合電流(I)。
[0029]逆變器120將太陽能電池115生成的直流電(DC)轉(zhuǎn)換成交流電(AC)。光伏系統(tǒng)100可具有多個(gè)逆變器120，但為了清楚起見，圖4中僅示出了一個(gè)。在圖4的例子中，逆變器120包括逆變電路121和MPP跟蹤模塊122。逆變電路121可包括用于將來自太陽能電池115的DC轉(zhuǎn)換成適于遞送至互聯(lián)點(diǎn)(POI)諸如公用儀表或連接至公用電網(wǎng)的AC的電路。逆變電路121可采用商購獲得的光伏逆變器所采用的電路。
[0030]MPP跟蹤模塊122可包括用于執(zhí)行MPP跟蹤的控制邏輯。MPP跟蹤模塊122可在軟件(例如，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并且由處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼)、硬件(例如，ASIC、硬連線邏輯)或硬件和軟件的組合(例如，固件)中實(shí)施。MPP跟蹤模塊122可被配置成執(zhí)行正常MPP跟蹤方法，正常MPP跟蹤方法之所以這樣命名是因?yàn)槠浔慌渲贸稍谡２僮鳁l件下執(zhí)行MPP跟蹤。正常MPP跟蹤方法可包括例如P&0或IncC方法。MPP跟蹤模塊112可被配置成響應(yīng)于檢測到的太陽能電池115的遮蔽和/或在滿足某些時(shí)間條件時(shí)修改正常MPP跟蹤方法。修改可涉及替代正常MPP跟蹤方法使用另一種MPP跟蹤方法、改變正常MPP跟蹤方法的變量(例如，遞增步長或遞減步長)的值、執(zhí)行完整的1-V曲線掃描，和/或改變正常MPP跟蹤方法的處理行為并因此改變其輸出的其他方法。MPP跟蹤模塊122可被配置成接收來自太陽能跟蹤器控制器116的指示太陽能電池115相對于太陽照射的取向的位置信息。
[0031]在圖4的例子中，MPP跟蹤模塊122在逆變器120中實(shí)施。MPP跟蹤模塊122讀取太陽能電池115的電壓和電流，使用太陽能電池115的電壓和電流水平執(zhí)行MPP跟蹤以確定基準(zhǔn)電壓Vref形式的電壓設(shè)定點(diǎn)，并且向逆變電路121提供基準(zhǔn)電壓Vref。逆變電路121改變太陽能電池115中存在的阻抗，或根據(jù)逆變器執(zhí)行其他動(dòng)作以使太陽能電池115生成與基準(zhǔn)電壓Vref相同水平的電壓。應(yīng)當(dāng)注意，基準(zhǔn)電壓Vref用作設(shè)定點(diǎn)，但光伏系統(tǒng)的實(shí)際電壓操作點(diǎn)可不同于基準(zhǔn)電壓Vref?？梢岳斫?，MPP跟蹤模塊122的功能還可在除光伏逆變器之外的設(shè)備中實(shí)施。
[0032]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的操作光伏系統(tǒng)的方法的流程圖。圖5的方法使用僅用于示例性目的的光伏系統(tǒng)100的組件來解釋。在無損本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的情況下也可使用其他組件。
[0033]在圖5的例子中，逆變器120接收由太陽能電池115生成的電壓和電流(輸入
311)。MPP跟蹤模塊122例如從逆變器120的電壓/電流計(jì)中讀取太陽能電池115的電壓和電流水平(步驟301)。MPP跟蹤模塊122可由其電壓和電流來計(jì)算太陽能電池115的輸出功率。
[0034]在使用讀取的太陽能電池115的電壓和電流執(zhí)行MPP跟蹤之前，MPP跟蹤模塊122檢測指示太陽能電池115的遮蔽的一個(gè)或多個(gè)條件(步驟302)。在一個(gè)實(shí)施例中，指示太陽能電池115的遮蔽的條件包括當(dāng)光伏模塊114可給另一個(gè)光伏模塊114投下遮蔽時(shí)的條件。該太陽能電池115的遮蔽的例子在圖6中示出。
[0035]圖6示出了示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例檢測指示太陽能電池115的遮蔽的一個(gè)或多個(gè)條件。在圖6的例子中，來自太陽的太陽照射來自左側(cè)，從而導(dǎo)致串狀物124-1的光伏模塊114遮蔽串狀物124-2的光伏模塊114，即給其投下遮蔽。串狀物124-2的光伏模塊114的遮蔽為局部遮蔽，因?yàn)閮H一些并非全部光伏模塊114的太陽能電池115被遮蔽。本發(fā)明人確定該性質(zhì)的遮蔽可基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和位置來預(yù)測。換句話講，遮蔽通常在太陽能電池115相對于太陽照射的特定取向期間產(chǎn)生。例如，對于具體裝置(例如，使用光伏系統(tǒng)的電廠)，當(dāng)光伏模塊114相對于垂直于地面的線成一個(gè)角度123時(shí)產(chǎn)生遮蔽。更具體地講，在電機(jī)117的具體電機(jī)設(shè)定點(diǎn)處產(chǎn)生遮蔽。電機(jī)117的旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)電機(jī)設(shè)定點(diǎn)導(dǎo)出。電機(jī)設(shè)定點(diǎn)是使電機(jī)117旋轉(zhuǎn)具體角度以定位所支撐的光伏模塊114并因此定位對應(yīng)的太陽能電池115的指令。太陽能跟蹤器控制器116可向MPP跟蹤模塊122提供電機(jī)設(shè)定點(diǎn)作為太陽能跟蹤器位置信息。太陽能跟蹤器信息還可包括來自電機(jī)117的編碼器的電機(jī)117的旋轉(zhuǎn)角度。
[0036]繼續(xù)參照圖5，MPP跟蹤模塊122接收來自太陽能跟蹤器119的位置信息(輸入
312)，諸如來自太陽能跟蹤器119的控制器116。位置信息可指示電機(jī)117的電機(jī)設(shè)定點(diǎn)、電機(jī)117的編碼器的值，或指示光伏模塊114的位置的其他信息。當(dāng)位置信息指示產(chǎn)生或?qū)⒖赡墚a(chǎn)生太陽能電池的遮蔽時(shí)，MPP跟蹤模塊122修改其正常MPP跟蹤方法以防止因?yàn)檎诒味櫨植縈PP (步驟303)。
[0037]指示太陽能電池115的遮蔽的條件還可包括具體的日期和時(shí)間(輸入313)和基于太陽位置的將產(chǎn)生遮蔽的時(shí)間計(jì)算(輸入314)。根據(jù)具體裝置的歷史數(shù)據(jù)，一組太陽能電池115的遮蔽，諸如在圖6中，可在一天中的具體時(shí)間或具體日期和時(shí)間中產(chǎn)生。作為具體例子，具體裝置中的太陽能電池115的遮蔽可通常在15:00時(shí)刻和17:00時(shí)刻之間產(chǎn)生。在這種情況下，MPP跟蹤模塊122可以認(rèn)為當(dāng)一天中的時(shí)間在上述時(shí)刻之間時(shí)檢測到指示太陽能電池遮蔽的條件。
[0038]也可基于太陽方位(S卩，太陽的位置)和來自太陽跟蹤算法的信息來計(jì)算將會(huì)產(chǎn)生遮蔽的時(shí)間段。作為具體例子，MPP跟蹤模塊122可由電機(jī)117的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算太陽方位。當(dāng)太陽方位指示產(chǎn)生或?qū)?huì)產(chǎn)生太陽能電池115的遮蔽時(shí)，MPP跟蹤模塊122可認(rèn)為檢測到指示太陽能電池遮蔽的條件。
[0039]指示太陽能電池115的遮蔽的條件還可包括太陽能電池115的電壓增大而其輸出功率減小的趨勢(輸入315)。在一個(gè)實(shí)施例中，MPP跟蹤模塊122被配置成在MPP跟蹤期間監(jiān)控太陽能電池115的電壓、電流和功率的趨勢。MPP跟蹤模塊122被配置成檢測太陽能電池115的電壓增大而太陽能電池115的輸出功率減小的趨勢。本發(fā)明人認(rèn)為，除了跟蹤局部MPP不存在使電壓增大而使功率減小的操作條件。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，MPP跟蹤模塊122認(rèn)為當(dāng)太陽能電池115的電壓增大而太陽能電池115的輸出功率減小時(shí)檢測到指示太陽能電池115的遮蔽的條件。
[0040]圖7示出了在增加遮蔽的條件下在MPP處的功率與電壓的圖表。如圖7所示，隨著遮蔽增加(參見箭頭175)，MPP處的電壓增大而對應(yīng)的MPP處的功率減小。該趨勢指示太陽能電池115的遮蔽。
[0041]當(dāng)MPP跟蹤模塊122檢測到指示太陽能電池115的遮蔽的一個(gè)或多個(gè)條件時(shí)，MPP跟蹤模塊修改其MPP跟蹤行為以防止跟蹤局部MPP (步驟302至步驟303)。
[0042]在正常MPP跟蹤中，MPP跟蹤模塊122通過使太陽能電池115的電壓增大或減小固定的步長來跟蹤全局MPP。MPP跟蹤方法設(shè)定的使太陽能電池115跟蹤全局MPP的電壓是設(shè)定點(diǎn)電壓，在該實(shí)施例中其是基準(zhǔn)電壓Vref。太陽能電池115的電壓受到太陽能電池115中存在的阻抗的影響，諸如逆變器120的輸入阻抗，因此對應(yīng)的電流也受其影響。逆變器120可改變其輸入阻抗以改變太陽能電池115的電壓。一旦其確定跟蹤全局MPP的基準(zhǔn)電壓Vref，MPP跟蹤模塊122將基準(zhǔn)電壓Vref發(fā)送至逆變器120以命令逆變器120使太陽能電池115生成與基準(zhǔn)電壓Vref相同水平的電壓。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，MPP跟蹤模塊122通過增加用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的步長來修改其正常MPP跟蹤行為(輸入317)。更具體地講，當(dāng)MPP跟蹤模塊122檢測到指示太陽能電池115的遮蔽的條件時(shí)，MPP跟蹤模塊122可增加用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的步長。較大的遞減步長允許MPP跟蹤模塊122不再跟蹤當(dāng)太陽能電池115被遮蔽或?qū)⒈徽诒螘r(shí)產(chǎn)生的局部MPP。作為具體例子，當(dāng)MPP跟蹤模塊122具有1V的標(biāo)稱步長時(shí)，MPP跟蹤模塊122可使標(biāo)稱步長增加至120V。MPP跟蹤模塊122使用增加的遞減步長來計(jì)算下一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vref (步驟303至步驟304)。
[0044]MPP跟蹤模塊122可通過執(zhí)行常規(guī)的完全I(xiàn)_V掃描來修改其正常MPP跟蹤行為以確定基準(zhǔn)電壓Vref (輸入316)。在正常MPP跟蹤中，MPP跟蹤模塊122基于先前的基準(zhǔn)電壓Vref來確定基準(zhǔn)電壓Vref。具體地講，在正常MPP跟蹤中，MPP跟蹤模塊122增加或減小先前的基準(zhǔn)電壓Vref以確定下一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vref。在圖5的例子中，MPP跟蹤模塊122并未這樣操作，相反，其掃描通過一系列基準(zhǔn)電壓Vref的值而不考慮先前的設(shè)定點(diǎn)基準(zhǔn)電壓Vref，以識別對應(yīng)于全局MPP的基準(zhǔn)電壓Vref值。
[0045]在MPP跟蹤模塊122檢測到指示太陽能電池115的遮蔽的一個(gè)或多個(gè)條件的情況下，MPP跟蹤模塊122修改其正常MPP跟蹤行為以防止跟蹤如上所述的局部MPP (步驟303至步驟304)。然后MPP跟蹤模塊122根據(jù)修改計(jì)算下一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vref，并向逆變器120的逆變電路121提供下一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vref (步驟318)。逆變電路121使用基準(zhǔn)電壓Vref作為設(shè)定點(diǎn)電壓，并使太陽能電池115生成與基準(zhǔn)電壓Vref相同水平的輸出電壓(步驟319)。
[0046]在MPP跟蹤模塊122未檢測到指示太陽能電池115的遮蔽的條件的情況下，MPP跟蹤模塊122執(zhí)行沒有修改的正常MPP跟蹤(步驟302至步驟304)，諸如根據(jù)常規(guī)P&0方法或IncC方法。然后將得自沒有修改的正常MPP跟蹤的基準(zhǔn)電壓Vref提供給如上所述的逆變器120的逆變電路121。
[0047]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的操作光伏系統(tǒng)的流程圖。圖8的方法使用僅用于示例性目的的光伏系統(tǒng)100的組件來解釋。在無損本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的情況下也可使用其他組件。
[0048]在圖8的例子中，逆變器120接收由太陽能電池115生成的電壓和電流(輸入411)。MPP跟蹤模塊122例如從逆變器120的電壓/電流計(jì)中讀取太陽能電池115的電壓和電流水平(步驟401)。MPP跟蹤模塊122可由其電壓和電流來計(jì)算太陽能電池115的輸出功率。
[0049]在使用讀取的太陽能電池115的電壓和電流執(zhí)行MPP跟蹤之前，MPP跟蹤模塊122檢測標(biāo)志著增加用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的遞減步長或MPP跟蹤中采用的一些其他設(shè)定點(diǎn)的時(shí)間的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間條件(步驟402)。更具體地講，當(dāng)其檢測到已滿足時(shí)間條件時(shí)MPP跟蹤模塊122可增加用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的步長(步驟402至步驟403)。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間條件包括預(yù)定間隔或隨機(jī)間隔。例如，時(shí)間條件可基于通過MPP跟蹤方法的重復(fù)次數(shù)或基于已流逝的一定秒數(shù)。時(shí)間條件還可處于隨機(jī)時(shí)間。當(dāng)達(dá)到預(yù)定或隨機(jī)間隔時(shí)，MPP跟蹤模塊122在MPP跟蹤期間增加用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的步長。例如，在達(dá)到預(yù)定或隨機(jī)時(shí)間間隔時(shí)，基準(zhǔn)電壓Vref的遞減大小可增加10倍或更多(例如，在1000V系統(tǒng)中1V增加至120V) ο
[0051]在某些時(shí)間間隔中，通過使遞減步長增加至大于標(biāo)稱遞減步長(即，正常MPP跟蹤中使用的遞減步長)，MPP跟蹤模塊122將捕集已引入1-V曲線的其他全局MPP或局部MPP。在使用標(biāo)稱遞減步長的MPP跟蹤的若干循環(huán)之后，MPP跟蹤模塊122將收斂到較低的最大功率電壓Vmp (如果其存在)?？稍O(shè)定用于遞減基準(zhǔn)電壓Vref的較大遞減步長以捕集因?yàn)樘柲茈姵?15的遮蔽組而產(chǎn)生的電壓下降(例如，如果六分之一組被遮蔽，則電壓下降最大功率電壓Vmp的至少1/6)。
[0052]可周期性地或隨機(jī)地重復(fù)增大遞減步長以捕集在太陽能電池115的遮蔽增加時(shí)引入的任何新的局部MPP?？稍O(shè)定基準(zhǔn)電壓Vref的較大遞減之間的時(shí)差以平衡來自全局MPP的功率增益和全局MPP被定位時(shí)的功率損耗。無論如何，對正常MPP跟蹤的這種修改將最終收斂于具有最低電壓的MPP。
[0053]增大遞減步長將導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓Vref下降至全天內(nèi)甚至當(dāng)全局MPP正在被正確地跟蹤時(shí)的非常低的電壓。為了減少該較低的基準(zhǔn)電壓Vref，可包括也檢測一天中的時(shí)間的另外的條件。作為具體例子，時(shí)間條件可包括防止在一天中的某些時(shí)刻中增加遞減步長的條件。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)遮蔽部分減少時(shí)最大功率電壓Vmp增加。然而，局部MPP將隨后消失，并且當(dāng)滿足時(shí)間條件時(shí)正常MPP跟蹤方法將通過使用較大的遞減步長收斂于全局MPP。
[0054]當(dāng)滿足時(shí)間條件時(shí)，MPP跟蹤模塊122使用較大的遞減步長執(zhí)行MPP跟蹤(步驟403至步驟404)。例如，當(dāng)正常MPP跟蹤方法指示需要遞減太陽能電池115的電壓以找到全局MPP時(shí)，MPP跟蹤模塊122可使用較大的遞減步長來遞減提供給逆變器120的逆變電路122的基準(zhǔn)電壓Vref (步驟405)。逆變電路121使用基準(zhǔn)電壓Vref作為設(shè)定點(diǎn)電壓，并使太陽能電池115生成與基準(zhǔn)電壓Vref相同水平的電壓(步驟406)。
[0055]當(dāng)不滿足時(shí)間條件時(shí)，MPP跟蹤模塊122使用標(biāo)稱遞減步長來執(zhí)行正常MPP跟蹤(步驟402至步驟404)，諸如根據(jù)常規(guī)的P&0方法或IncC方法。然后將使用標(biāo)稱遞減步長計(jì)算的基準(zhǔn)電壓Vref提供給如上所述的逆變器120的逆變電路121。
[0056]已公開了光伏系統(tǒng)和操作該光伏系統(tǒng)的方法。雖然已提供了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例是用于舉例說明的目的，而不用于限制。許多另外的實(shí)施例對于閱讀本發(fā)明的本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏系統(tǒng)，包括: 多個(gè)太陽能電池； 太陽能跟蹤器，所述太陽能跟蹤器被配置成定位包括多個(gè)太陽能電池中的第一組太陽能電池的第一光伏模塊，所述太陽能跟蹤器包括用于調(diào)整所述第一光伏模塊的位置的電機(jī)； 逆變器，所述逆變器被配置成接收所述多個(gè)太陽能電池的電壓和電流；以及 最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊被配置成執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤并且檢測所述第一光伏模塊遮蔽第二光伏模塊的時(shí)間，所述第二光伏模塊包括所述多個(gè)太陽能電池中的第二組太陽能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)，其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊被配置成接收所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，并且基于所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度檢測所述第一光伏模塊遮蔽所述第二光伏模塊的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏系統(tǒng)，其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊根據(jù)從控制器接收的電機(jī)設(shè)定點(diǎn)導(dǎo)出所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，所述控制器被配置成控制所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)，其中所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊被配置成基于檢測到所述第一光伏模塊遮蔽所述第二光伏模塊來生成所述逆變器的設(shè)定點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏系統(tǒng)，其中所述逆變器的設(shè)定點(diǎn)包括基準(zhǔn)電壓，并且所述逆變器被配置成使所述多個(gè)太陽能電池生成根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓的電壓。
【文檔編號】H02S40/32GK204231284SQ201290001236
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】扎卡里·S·朱迪金斯, 基思·約翰斯頓 申請人:太陽能公司