[發(fā)明專利]適應天氣狀況的變電壓光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810033999.4
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN101236446A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉立群;王志新
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種光電子技術(shù)領(lǐng)域的控制方法，具體是一種適應天氣狀況的變電壓光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法。

背景技術(shù)

各種可再生能源的利用和研究已日益受到世界各主要發(fā)達國家的重視，成為解決能源危機和環(huán)境問題的有效手段之一。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將能量巨大的太陽能轉(zhuǎn)換成為電能，是未來發(fā)電的重要方式之一。但光伏發(fā)電系統(tǒng)存在投資成本高、效率低、輸出電能不穩(wěn)定等一系列問題，因此，針對光伏發(fā)電系統(tǒng)研究一種高效的最大功率跟蹤控制方法是非常必要的。現(xiàn)有技術(shù)中的最大功率跟蹤控制方法，如恒定電壓法、擾動觀察法、增量電導法、短路電流法、模糊法、恒定電壓和擾動觀察相結(jié)合的方法等。雖然在一定程度上解決了問題，但都存在精度差、適應性差和跟蹤效率低等不足。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，A.Saadi等在《IEEE?ISIE?2006》(美國電氣電子工程師協(xié)會工業(yè)電子國際會議論文集)(2006年7月9-12日，第1716-1720頁)上發(fā)表的“Optimisation?of?chopping?ratio?of?back-boostconverter?by?MPPT?technique?with?a?variable?reference?voltage?applied?tothe?photovoltaic?water?pumping?system”(采用變參考電壓最大功率跟蹤技術(shù)的Back-Boost變換器斬波比優(yōu)化及其在光伏水泵系統(tǒng)中的應用)，該文中提出變電壓跟蹤的概念，但是具體如何實現(xiàn)并沒有提及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種適應天氣狀況的變電壓光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤(MPPT)控制方法，通過溫度和照度(日照強度)的補償，使光伏發(fā)電系統(tǒng)始終輸出最大功率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟：

首先，在天氣狀況發(fā)生變化時，通過采集電路采集到某時刻的光伏電池輸出的電壓、電流和光伏電池板的溫度三項數(shù)據(jù)，再根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算出該時刻的開路電壓值和照度值；

然后，將實際優(yōu)化電壓系數(shù)乘以開路電壓值得到該時刻近似的最佳輸出電壓值，而根據(jù)該時刻太陽能電池板的溫度和照度值進行溫度和照度的補償，得到實際的最佳輸出電壓值，進而得到實際的最佳輸出電流值；

最后，將實際的最佳輸出電壓和最佳輸出電流值作為給定值，并將負載端的輸出值與給定值進行比較，并基于sepic電路(升降壓斬波電路)和電壓、電流雙閉環(huán)的比例積分控制來實現(xiàn)最大功率輸出。

所述的近似優(yōu)化電壓系數(shù)，是指：最佳輸出電壓與開路電壓間存在線性關(guān)系，即若最佳輸出電壓約為開路電壓的K1倍，則近似優(yōu)化電壓系數(shù)取為K1＝0.76。

所述進行溫度補償，是指：當光伏發(fā)電系統(tǒng)的外界溫度在-50℃到75℃的范圍內(nèi)變化時，對近似優(yōu)化電壓系數(shù)進行補償，在25℃時，近似優(yōu)化電壓系數(shù)等于實際的優(yōu)化電壓系數(shù)，所以近似優(yōu)化電壓系數(shù)不需要溫度補償，而在其它溫度情況下，溫度補償系數(shù)為ΔW1＝0.003/℃，在T＞25℃，溫度補償值ΔW為正；否則，溫度補償值ΔW為負，溫度補償公式具體如下：

ΔW＝(T-25)×ΔW1????(1)

其中，T為太陽能電池板的攝氏溫度。

所述進行照度補償，是指：當光伏發(fā)電系統(tǒng)的外界日照強度在0W/m²到1000W/m²的范圍內(nèi)變化時，對近似優(yōu)化電壓系數(shù)進行補償，當日照強度S＝750W/m²，近似優(yōu)化電壓系數(shù)等于實際優(yōu)化電壓系數(shù)，近似優(yōu)化電壓系數(shù)不需要照度補償，在S＞750W/m²時，照度補償系數(shù)為ΔS1＝0.000012m²/W；在S＜750W/m²時，照度補償系數(shù)為ΔS2＝0.00002667m²/W。照度補償值用ΔS表示，照度補償公式具體如下：