[發明專利]一種適用于光伏系統的高效mppt控制策略

無效

• 申請號: 201110426880.5
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102768555A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 田新全;宋飛;王彤;周敏;陳梅;吳福保;丁杰;呂宏水
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及光伏電池發電效率最大化控制方法，適用于各種大中小功率等級的光伏新能源并網發電場合。?

背景技術

光伏發電作為清潔能源發電的重要一支，近年來呈現蓬勃的發展趨勢，由于光伏電池的工作原理特性——在系統的外界環境（溫度，日照，角度等）條件下，不同的陣列輸出電壓可以得到不同的輸出功率，為了盡可能多的輸出電能，光伏系統必須對系統進行最大功率跟蹤(MPPT)控制。目前MPPT算法主要有擾動觀察法和電導增量法。?

電導增量法算法較為復雜，且要求系統控制響應要快，算法復雜降低了系統的穩定性，且對系統控制響應速度提出了更為嚴峻的要求，其應用相比較于擾動觀察法有一定的局限性。?

擾動觀察法分為定步長擾動觀察法和變步長擾動觀察法兩種，定步長擾動觀察法，步長選擇小了，精度高但跟蹤速度慢，步長選擇大了，速度快但精度低，跟蹤速度和跟蹤精度是一對不可調和的矛盾。且擾動觀察法下一次的擾動方向判斷由功率大小比較來決定，功率計算的準確性顯得尤為重要，否則就增大了誤判的幾率。?

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種變步長的擾動觀察法，解決了搜索速度和精度這一對不可調和的矛盾，且提供了可靠的準確的功率計算方法，大大降低了功率誤判的幾率。?

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：?

一種適用于光伏系統的高效mppt控制策略，其特征是實時動態調節光伏電池輸出電壓，實現光伏系統最大功率輸出。控制過程分為三個階段：

a、在本次陣列電壓擾動完成進入穩態后，實時計算當前PV陣列輸出功率，以與上一次陣列輸出功率比較，作為判斷下一次擾動方向的依據；

b、在尋優最大功率點的過程中，若連續N（N=3，4，5……）次朝功率增大的方向擾動，則不斷放大電壓擾動步長直至最大限值?（=1V，2V，3V……），從而快速尋優到最大功率點；

c、在尋優到最大功率點后，若功率增大減小來回擺動，則不斷縮小電壓擾動步長直至最小限值（=1V，0.9V，0.8V……），從而減少在最大功率點處的震蕩損失。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：?

1、通過采用變步長的擾動觀察法控制方法，兼顧了系統精度和速度上的要求，在尋優最大功率點的過程中，大步長的快速擾動到最大功率點，保證了跟蹤速度。在尋優到最大功率點后，通過步長收斂大大降低了系統的震蕩損失，保證了跟蹤精度。

2、光伏MPPT擾動采取周期性的擾動策略，下一次的擾動方向判斷依賴于PV輸出功率大小的比較，通過采最新的電壓電流值的方法，避免了將電壓擾動過程中的采樣點帶進來，提高了檢測穩態下PV輸出功率的精度，降低了誤判的幾率。?

附圖說明

圖1為光伏電池陣列的I-V&P-V特性曲線。?

圖2為光伏電池不同溫度下的P-V特性曲線。?

圖3為光伏電池不同日照量下的P-V特性曲線。

圖4為本發明控制方法原理圖。?

圖5為本發明控制方法流程圖。?

以下通過具體實施方式，并結合附圖對本發明作進一步說明?

具體實施方式

圖1給出的光伏電池陣列I-V&P-V特性曲線，是系統分析最重要的技術數據之一，圖示表明它具有強烈的非線性特性。?

在給定日照情況下，光伏電池陣列短路（＝0）時，此時電流為短路電流；光伏電池陣列開路（＝0）時，此時電壓為開路電壓。當光伏陣列電壓上升時，輸出功率從零開始增加，當電壓達到一定值時，功率可達到最大，輸出電壓繼續增大時，功率開始減小并最終減小為零。光伏電池陣列輸出功率最大的點，稱為最大功率點，該點所對應的電壓稱為最大功率點電壓；該點所對應的電流，稱為最大功率點電流；該點的功率，稱為最大功率。?

溫度和日照強度是影響光伏陣列功率輸出的最重要的參數，溫度上升將使太陽電池開路電壓V_0C下降，短路電流輕微增大，總體效果會造成光伏電池的輸出功率下降，如圖2所示；而日照強度的增大將會使光伏電池的輸出功率增大，如圖3所示。上述因素會造成系統工作點飄忽不定，這必然導致系統效率的降低。為此，光伏陣列必須實現最大功率點跟蹤控制，以便陣列在任何當前日照下不斷獲得最大功率輸出。?