TW201506575A - 光伏組件最大功率點追蹤裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種光伏組件的最大功率點追蹤裝置，所述追蹤裝置與一光伏組件以及一負載模組連接，該追蹤裝置包括一光伏偵測單元、一存儲單元、一判斷單元以及一控制單元，所述負載模組包括一溫度控制單元以及一密閉容器。所述最大功率點追蹤裝置用於偵測所述光伏組件的輸出功率，並根據該光伏組件的輸出功率對所述負載模組消耗的功率進行調節，使該光伏組件工作在最大功率點上。本發明還提供了一種光伏組件最大功率點追蹤方法。

Description

光伏組件最大功率點追蹤裝置及其方法

本發明涉及一種最大功率點的追蹤裝置及其方法，尤其涉及一種光伏組件最大功率點的追蹤裝置及其方法。

在這能源枯竭的時代，光伏儼然成為能源的救星，礙於光伏組件提供的功率隨動態的日照強度變化，有獨特的特性曲線，如何讓光伏組件輸出最大功率，世界各國有許多的研究。目前的技術可大致歸類為以下幾種：（1）電壓回授法，（2）功率回授法，（3）擾動觀察法，（4）三點權位比較法，（5）增量電導法，（6）直線近似法，（7）實際量測法，（8）短路電流法。而這些方法主要都是通過電力電子技術的調節來達到光伏組件輸出最大功率點。

可是達到最大功率點的前提是：負載消耗的功率大於或等於光伏組件提供的功率，也就是說負載所消耗的能量至少要等於光伏組件供給的能量，最大功率才可以成立，比如說光伏組件工作在最大功率點時可以提供1000W的功率，可是此時負載只需要500W，這時候光伏組件因為被負載所局限，根本不需要提供1000W，因為多出的功率也沒地方儲放，此時最大功率點就不存在。

有鑒於此，有必要提供一種光伏組件最大功率點的追蹤裝置及其方法。

本發明提供了一種光伏組件的最大功率點追蹤裝置，該最大功率點追蹤裝置與一光伏組件以及一負載模組連接，該最大功率點追蹤裝置包括：

一控制單元，用於發送一增大負載模組功率的控制命令至所述負載模組；

一光伏偵測單元，用於偵測光伏組件在負載模組根據所述控制命令進行功耗調節前的輸出功率與功耗調節後的輸出功率；

一判斷單元，用於判斷所述光伏組件在負載模組在據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，以及

一控制單元，用於在所述判斷單元確定光伏組件在負載模組在根據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率時，發送一增大所述負載模組功率的控制命令；在調節後的輸出功率小於調節前的輸出功率時，發送一減小所述負載模組功率的控制命令。

本發明還提供了一種光伏組件最大功率點追蹤方法，該方法包括：

a)，偵測一光伏組件的當前輸出功率，並將該當前輸出功率作為調節前的輸出功率存儲於一存儲單元中；

b)，發送一增大一負載模組功率的控制命令至該負載模組，進而調節所述光伏組件的輸出功率；

c)，偵測所述光伏組件調節後的輸出功率；

d)，判斷所述光伏組件調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，大於，進入步驟e；否則，進入步驟f；

e)，發送一增大所述負載模組功率的控制命令，並返回步驟c；

f)，發送一減小所述負載模組功率的控制命令，並返回步驟c。

本發明之一種光伏組件最大功率點的追蹤裝置及其方法在光伏組件能夠提供的功率大於負載模組消耗的功率時，通過增加負載模組消耗的功率，使光伏組件工作在最大功率點上，不但在最大程度上利用光伏組件，而且將光伏組件提供的部分能量存儲在密閉容器內，達到了能量的最大化利用。

10‧‧‧最大功率點追蹤裝置

11‧‧‧光伏偵測單元

12‧‧‧存儲單元

13‧‧‧判斷單元

14‧‧‧控制單元

20‧‧‧光伏組件

30‧‧‧負載模組

31‧‧‧溫度控制單元

32‧‧‧密閉容器

33‧‧‧用電設備

S10~S18‧‧‧步驟

圖1為本發明的一實施方式中光伏組件最大功率點追蹤裝置的模組示意圖。

圖2為圖1中裝置的方法流程圖。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明提供了一種光伏組件的最大功率點追蹤裝置10，所述最大功率點追蹤裝置10與一光伏組件20以及一負載模組30連接。所述光伏組件20用於為所述負載模組30提供電源，在本實施方式中，該光伏組件20為一太陽能電池板，該太陽能電池板能夠將太陽能轉換為電能並提供給所述負載模組30。

所述負載模組30包括一溫度控制單元31以及至少一容納於密閉容器32內的用電設備33，所述溫度控制單元31用於控制所述密閉容器32的溫度。在本實施方式中，所述溫度控制單元31為一空調，使用所述光伏組件20提供的電源調節密閉容器32的溫度，所述用電設備33消耗的功率為一恒定值。當該空調降低密閉容器32的溫度時，該空調消耗的功率增加，所述負載模組30消耗的功率也隨之增加；反之該負載模組30消耗的功率減少。

所述密閉容器32中還設置有至少一個用電設備33，該密閉容器32的作用是阻止該密閉容器32外部熱量進入容器內部，保證該密閉容器32的溫度不受外部熱量的影響。在本實施方式中，所述用電設備33為伺服器，該伺服器用於為用戶提供網路服務，包括資料交換、存儲等。

所述最大功率點追蹤裝置10包括一光伏偵測單元11、一存儲單元12、一判斷單元13以及一控制單元14。該最大功率點追蹤裝置10用於偵測該光伏組件20的輸出功率，並對該負載模組30消耗的功率進行調節，進而間接調節該光伏組件20的輸出功率，使該光伏組件20工作在最大功率點上。在本實施方式中，所述最大功率點追蹤裝置10為一具有多模組控制功能的電子裝置，如FPGA（現場可編程閘陣列）、CPLD（複雜可編程邏輯器件）或MCU（微控制器）等。

所述光伏偵測單元11用於偵測所述光伏組件20的當前輸出功率，並將該當前輸出功率作為調節前的輸出功率存儲於存儲單元12中。具體地，在本實施方式中，該光伏偵測單元11為阻性元件，例如電阻等，通過偵測該光伏組件20輸出的電壓以及電流偵測該光伏組件20的輸出功率。

所述存儲單元12用於存儲所述光伏偵測單元11偵測到的所述光伏組件20的當前輸出功率。

所述控制單元14用於發送一增大負載模組30功率的控制命令。具體的，在本實施方式中，控制單元14發送一增大所述溫度控制單元31的製冷功率1階的控制命令，該溫度控制單元31接收該控制命令後增大製冷功率1階，即溫度控制單元31的製冷輸出溫度降低1階。溫度控制單元31增大製冷功率1階後，該負載模組30消耗的功率也相應增大，因而所述光伏組件20的輸出功率也相應增大，從而滿足負載模組30所需的功率。所述降低溫度控制單元31的製冷輸出溫度1階的控制命令是指在現有的製冷輸出溫度基礎上降低製冷輸出溫度1個檔次，例如，從現有的40℃降低到39℃。

所述光伏偵測單元11再次偵測所述光伏組件20調節後的輸出功率。

所述判斷單元13用於判斷所述存儲單元12存儲的光伏組件20在負載模組30根據所述控制命令進行功率調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率。在本實施方式中，若該光伏組件20調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率，說明所述光伏組件20在負載模組30消耗的功率增加後，輸出功率也隨之增加，即該光伏組件20以調節前的輸出功率工作時並未達到最大功率點；反之，若該光伏組件20調節後的輸出功率無變化，說明該光伏組件20已經達到最大功率點。

所述控制單元14在所述判斷單元13確定所述光伏組件20調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率時，發送一增大所述負載模組30功率的控制命令；否則發送一減小該負載模組功率的控制命令。具體的，在本實施方式中，控制單元14發送一增大或減小所述溫度控制單元31的製冷功率的控制命令，該溫度控制單元31接收該控制命令後增大或減小製冷功率1階。溫度控制單元31增大或減小製冷功率1階後，該負載模組30消耗的功率也相應增大或減小，因而所述光伏組件20的輸出功率也相應增大或減小，從而滿足負載模組30所需的功率。所述增大或減小製冷功率1階的控制命令是指在現有的製冷功率基礎上增大或減小製冷功率1個檔次，例如，從現有的800W增大到1000W，或從現有的1000W減小到800W。

請參閱圖2，為本發明一實施方式中用於所述光伏組件最大功率點追蹤裝置10的追蹤方法流程圖，該方法包括：

步驟S10，光伏偵測單元11偵測所述光伏組件20的當前輸出功率，並將該當前輸出功率作為調節前的輸出功率存儲於存儲單元12中。具體地，在本實施方式中，該光伏偵測單元11為阻性元件，例如電阻等，通過偵測該光伏組件20輸出的電壓以及電流偵測該光伏組件20的輸出功率。

步驟S11，控制單元14發送一增大負載模組30功率的控制命令。具體的，在本實施方式中，控制單元14發送一降低溫度控制單元31的製冷輸出溫度1階的控制命令，該溫度控制單元31接收該控制命令後增大製冷功率1階。溫度控制單元31增大製冷功率1階後，該負載模組30消耗的功率也相應增大，因而所述光伏組件20的輸出功率也相應增大，從而滿足負載模組30所需的功率。所述降低溫度控制單元31的製冷輸出溫度1階的控制命令是指在現有的製冷輸出溫度基礎上降低製冷輸出溫度1個檔次，例如，從現有的40℃降低到39℃。

步驟S12，溫度控制單元31接收所述控制命令後增大製冷功率1階。在本實施方式中，該溫度控制單元31增大製冷功率1階後，所述負載模組30消耗的功率也相應增大，因而所述光伏組件20的輸出功率也相應增大，從而滿足負載模組30所需的功率。

步驟S13，光伏偵測單元11偵測所述光伏組件20調節後的輸出功率。

步驟S14，判斷單元13判斷所述存儲單元12存儲的光伏組件20調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，若是，則進入步驟S15；否則進入步驟S17。

具體地，在本實施方式中，若該光伏組件20調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率，說明所述光伏組件20在負載模組30消耗的功率增加後，輸出功率也隨之增加，即該光伏組件20以調節前的輸出功率工作時並未達到最大功率點；反之，若該光伏組件20調節後的輸出功率無變化，說明該光伏組件20已經達到最大功率點。

步驟S15，控制單元14發送一增大所述負載模組30功率的控制命令。具體的，在本實施方式中，控制單元14發送一增大所述溫度控制單元31製冷功率的控制命令。所述增大製冷功率1階的控制命令是指在現有的製冷功率基礎上增大製冷功率1個檔次，例如，從現有的800W增大到1000W。

步驟S16，溫度控制單元31接收所述控制命令後增大製冷功率1階並返回步驟S10。在本實施方式中，該溫度控制單元31增大製冷功率1階後，所述負載模組30消耗的功率也相應增大。

步驟S17，控制單元14發送一減小所述負載模組30功率的控制命令。具體的，在本實施方式中，控制單元14發送一減小所述溫度控制單元31製冷功率的控制命令。所述減小製冷功率1階的控制命令是指在現有的製冷功率基礎上減小製冷功率1個檔次，例如，從現有的1000W減小到800W。

步驟S18，溫度控制單元31接收所述控制命令後減小製冷功率1階並返回步驟S10。在本實施方式中，該溫度控制單元31減小製冷功率1階後，所述負載模組30消耗的功率也相應減小。

本發明之一種光伏組件最大功率點的追蹤裝置及其方法，在光伏組件能夠提供的功率大於負載模組消耗的功率時，通過溫度控制單元降低密閉容器內的溫度，以增加負載模組的功率，使光伏組件工作在最大功率點上，不但在最大程度上利用光伏組件，而且將光伏組件提供的部分能量以冷氣的形式存儲在密閉容器內，達到了能量的最大化利用。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施方式所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

無

10‧‧‧最大功率點追蹤裝置

11‧‧‧光伏偵測單元

12‧‧‧存儲單元

13‧‧‧判斷單元

14‧‧‧控制單元

20‧‧‧光伏組件

30‧‧‧負載模組

31‧‧‧溫度控制單元

32‧‧‧密閉容器

33‧‧‧用電設備

Claims (8)

1. 一種光伏組件最大功率點追蹤裝置，該最大功率點追蹤裝置與一光伏組件以及一負載模組連接，其改良在於，該最大功率點追蹤裝置包括：
   一控制單元，用於發送一增大負載模組功率的控制命令至所述負載模組；
   一光伏偵測單元，用於偵測光伏組件在負載模組根據所述控制命令進行功耗調節前的輸出功率與功耗調節後的輸出功率；
   一判斷單元，用於判斷所述光伏組件在負載模組在據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，以及
   一控制單元，用於在所述判斷單元確定光伏組件在負載模組在根據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率時，發送一增大所述負載模組功率的控制命令；在調節後的輸出功率小於調節前的輸出功率時，發送一減小所述負載模組功率的控制命令。
2. 一種光伏組件最大功率點追蹤裝置，該最大功率點追蹤裝置與一光伏組件以及一負載模組連接，用於使該光伏組件工作在最大功率點上，所述負載模組包括一溫度控制單元以及至少一個容納於一密閉容器內的用電設備，其改良在於，該最大功率點追蹤裝置包括：
   一控制單元，用於發送一增大所述溫度控制單元製冷功率的控制命令至所述負載模組；
   一光伏偵測單元，用於偵測光伏組件在溫度控制單元根據所述控制命令進行功率調節前的輸出功率與功耗調節後的輸出功率；
   一判斷單元，用於判斷所述光伏組件在溫度控制單元在據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，以及
   一控制單元，用於在所述判斷單元確定光伏組件在溫度控制單元在根據所述控制命令進行功耗調節後的輸出功率大於調節前的輸出功率時，發送一增大所述溫度控制單元製冷功率的控制命令；在調節後的輸出功率小於調節前的輸出功率時，發送一減小所述溫度控制單元製冷功率的控制命令。
3. 如申請專利範圍第2項所述的最大功率點追蹤裝置，其中，所述用電設備為伺服器。
4. 如申請專利範圍第2項所述的最大功率點追蹤裝置，其中，所述光伏偵測單元為阻性元件，通過偵測所述光伏組件的輸出電壓以及電流偵測該光伏組件的輸出功率。
5. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的最大功率點追蹤裝置，其中，所述增大或減小所述溫度控制單元溫度的製冷功率的控制命令是指增大或減小所述溫度控制單元製冷功率1階的控制命令。
6. 一種光伏組件最大功率點追蹤方法，其改良在於，該方法包括：
   a)，偵測一光伏組件的當前輸出功率，並將該當前輸出功率作為調節前的輸出功率存儲於一存儲單元中；
   b)，發送一增大一負載模組功率的控制命令至該負載模組，進而調節所述光伏組件的輸出功率；
   c)，偵測所述光伏組件調節後的輸出功率；
   d)，判斷所述光伏組件調節後的輸出功率是否大於調節前的輸出功率，大於，進入步驟e；否則，進入步驟f；
   e)，發送一增大所述負載模組功率的控制命令，並返回步驟c；
   f)，發送一減小所述負載模組功率的控制命令，並返回步驟c。
7. 如申請專利範圍第6項所述的追蹤方法，其中，步驟b以及e所述的增大負載模組功率的控制命令為增大一溫度控制單元製冷功率的控制命令，步驟f所述的減小負載模組功率的控制命令為減小所述溫度控制單元製冷功率的控制命令。
8. 如申請專利範圍第7項所述的追蹤方法，其中，所述增大或減小所述溫度控制單元製冷功率的控制命令是指增大或減小該溫度控制單元製冷功率1階的控制命令。