[發(fā)明專利]一種光伏系統(tǒng)局部遮蔭條件下的最大功率點(diǎn)跟蹤方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210011105.8
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102566646A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淵明;孫彥廣;張?jiān)瀑F
• 申請（專利權(quán)）人: 冶金自動化研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種光伏系統(tǒng)局部遮蔭條件下的最大功率點(diǎn)跟蹤方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的最大功率點(diǎn)跟蹤方法大多是基于光伏電池輸出P-V特性(功率-電壓特性)具有一個峰值來進(jìn)行的。最常用的恒壓法、擾動觀察法和電導(dǎo)增量法在遮蔭產(chǎn)生多峰的條件下將完全失去效用。

恒壓法的缺點(diǎn)：開始時最大功率點(diǎn)電壓固定，當(dāng)峰值位置變化時，無法進(jìn)行跟蹤。

擾動觀察法的缺點(diǎn)：基于輸出功率的比較結(jié)果進(jìn)行擾動方向的改變，由于其擾動步長是固定的，當(dāng)峰值位置發(fā)生較大的改變時，擾動無法跨越兩個峰值之間的距離，因此會陷入局部最大值，無法跟蹤到真正的最大功率點(diǎn)。

電導(dǎo)增量法的缺點(diǎn)與擾動觀察法類似，也是由于步長的問題而導(dǎo)致其陷入局部極值，即使采用變步長的方法，仍不能對不可預(yù)知的峰值位置進(jìn)行有效的跟蹤。

針對局部遮蔭產(chǎn)生多峰值的情況，也有采用粒子群算法和模糊邏輯控制方法。

粒子群算法的缺點(diǎn)：1、收斂性不穩(wěn)定。2、參數(shù)不易選擇。3、對控制器的運(yùn)算速度要求很高。

模糊邏輯控制的缺點(diǎn)：1、控制規(guī)則不容易得到。2、對控制器運(yùn)算速度要求很高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光伏系統(tǒng)局部遮蔭條件下的最大功率點(diǎn)跟蹤方法，解決了光伏發(fā)電系統(tǒng)中電池板處于遮蔭條件下(受灰塵、樹木、建筑甚至云層等的影響時)，無法追蹤到最大功率點(diǎn)導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降的問題。

本方法結(jié)構(gòu)簡單，可以有效的避免陷入局部遮蔭時產(chǎn)生的局部極值，而且采用一般性能的控制器即可滿足要求。

本發(fā)明的工藝步驟如下：

1、首先采用一個范圍為0.1V-U_set＝(0.9～0.99)*Uoc(Uoc為光伏陣列的開路電壓)，步長為1V-6V的掃描電壓對光伏陣列進(jìn)行掃描，測量陣列的輸出電流I(k)，計(jì)算輸出功率P(k)＝U(k)*I(k)，然后通過與P(k-1)比較，將功率值較大處的電壓值賦給U*。掃描結(jié)束后得到該掃描范圍內(nèi)功率最大的一點(diǎn)所對應(yīng)的掃描電壓U*，這一點(diǎn)即為最大功率點(diǎn)所在單峰上的任一點(diǎn)所對應(yīng)的電壓；

2、以U*作為變步長電導(dǎo)增量法的初始值，以ΔU＝0.1V-0.5V的步長對U*進(jìn)行擾動，測量電池板的輸出電流I(k)，計(jì)算dU＝U(k)-U(k-1)，dI＝I(k)-I(k-1)，dP＝U(k)*I(k)-U(k-1)*I(k-1)。如果dU為0，判斷dI的正負(fù)，若dI大于0，則電壓增加ΔU，否則減小ΔU；如果dU不為0，則判斷dI/dU+I/U的正負(fù)，若dI/dU+I/U大于零，則電壓增加(dP/dU)*ΔU，反之減小(dP/dU)*ΔU。

此處采用的變步長電導(dǎo)增量法是為了加快電導(dǎo)增量法的追蹤速度，給步長ΔU前加一個系數(shù)dP/dU，其作用機(jī)理是：當(dāng)遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)時，P-V曲線斜率dP/dU較大，步長也較大，搜索速度更快；隨著與最大功率點(diǎn)的靠近，P-V曲線的斜率dP/dU減小，步長也逐漸減小，搜索精度更高；

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、通過電壓掃描可以有效地避免陷入局部極值。

2、采用以掃描所得電壓作為初值的變步長電導(dǎo)增量法可以加快搜索速度和精度。

3、大步長的掃描電壓同樣可以加快搜索速度。

4、對于均勻輻射條件也適用，而且搜索速度要快于傳統(tǒng)方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明算法的流程圖。其中：U(k)為掃描電壓；ΔU為掃描電壓步長；I(k)為與U(k)對應(yīng)的輸出電流；P(k)為輸出功率；U_set為設(shè)定掃描電壓最大值；U*為電壓掃描結(jié)束后的返回值；U為整個算法結(jié)束后所得系統(tǒng)最大功率點(diǎn)處的電壓。

具體實(shí)施方式

以30kW光伏陣列為例，其開路電壓為820V，短路電流49.3A，遮蔭情況為輻照分別為1000W/m2和500W/m2。

本發(fā)明方法的具體運(yùn)行步驟為：

1、起始給陣列提供一個步長為ΔU＝5V，掃描范圍為0.1V-U_set＝800V的掃描電壓，然后測量光伏陣列的輸出電流I(k)；

2、計(jì)算輸出功率P(k)＝U(k)*I(k)，通過與上一次的輸出功率P(k-1)＝U(k-1)*I(k-1)比較大小，將輸出功率較大處的掃描電壓值賦給U*；掃描結(jié)束后U*＝695V；