[發(fā)明專利]用于實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤的擾動觀察法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210022629.7
• 申請日: 2012-02-02
• 公開（公告）號: CN102591399A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫向東;張琦;宋衛(wèi)章;楊惠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 張瑞琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤的擾動觀察法。

背景技術(shù)

太陽能光伏電池成本相對較高，制約著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在硬件成本較高的前提下，如何保證光伏電池實時輸出最大功率，對提高光伏發(fā)電系統(tǒng)性價比是至關(guān)重要的。眾所周知，光伏電池的輸出功率特性具有很強的非線性，其最大輸出功率、最大輸出功率點電壓與電流隨著溫度、光照強度等因素變化，只有采用有效的最大功率點跟蹤方法，才能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)對光伏電池輸出電能的利用率。

目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)最大功率點跟蹤的方法包括定電壓法、擾動觀察法、增量電導(dǎo)法等很多種方法。文獻[1]提出定電壓法，它是把MPPT控制簡化為PI閉環(huán)穩(wěn)壓控制，因此實現(xiàn)起來非常簡單，系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，但是該方法僅適合于光照基本不變的較強光照強度條件，而對于早晚和四季溫差變化劇烈的地區(qū)則不適用，導(dǎo)致很多情況下光伏陣列只能工作在最大功率點附近。文獻[2]研究了一種擾動觀察法，該方法所追蹤的最大功率總是在最大功率點附近來回波動。它的另一個缺點是當外界環(huán)境突然變化時，系統(tǒng)有時會發(fā)生擾動方向錯誤而導(dǎo)致運行中失序，判斷得到錯誤的跟蹤方向，甚至導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)崩潰。文獻[3]提出了增量電導(dǎo)法，該方法控制精確，響應(yīng)速度比較快，可以用于外界環(huán)境變化較快的場合。它對硬件的要求較高，特別是傳感器的采樣精度要求比較高。同時，增量電導(dǎo)法存在跟蹤步長選擇困難的問題。

文獻[1]W.Swiegers?and?J.Enslin，An?Integrated?Maximum?Power?PointTracker?for?Photovoltaic?Panels.Proceedings?of?IEEE?International?Symposiumon?Industrial?Electronic，1998，vol.1，pp.40-44.(斯威格斯，安斯林，一種光伏面板的集成最大功率點跟蹤方法，IEEE國際工業(yè)電子專題研討會，1998，第1卷：40-44.)

文獻[2]N.Femia，G.Petrone，G.Spagnuolo，et?al.Optimization?of?perturband?observer?maximum?power?point?tracking?method.IEEE?Trans.PowerElectron.，2005，vol.20，no.4，pp.963-973.(菲米婭，派疇恩，斯帕努歐羅，擾動觀察最大功率點跟蹤方法的優(yōu)化，2005，20(4)：963-973.)

文獻[3]A.Brambilla，M.Gambarara.A.Garutti，et?al.New?approach?tophotovoltaic?arrays?maximum?power?point?tracking.In?Proc.30^th?Annu.IEEEPower?Electron..Spec.Conf.，1999，pp.632-637.(勃拉姆比拉，蓋姆巴拉拉，噶魯媂等，光伏最大功率點跟蹤新方法，IEEE電力電子專家會議，1999：632-637.)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤的擾動觀察法，克服了傳統(tǒng)擾動觀察法易造成直流母線電壓崩潰以及光照較弱情況下無法正確跟蹤最大功率點的缺點，降低了硬件成本，提高了光伏陣列的發(fā)電功率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤的擾動觀察法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1：設(shè)定各初始參數(shù)：光伏陣列參考電壓V_ref與電壓擾動范圍內(nèi)的中心點電壓V_refs相等，且都等于初始時刻在線測量的0.78倍光伏陣列輸出電壓采樣信號V_pv；前一次光伏陣列參考電壓V_ref與光伏陣列輸出電壓采樣信號V_pv的誤差信號e_{v_1}＝0，前一次并網(wǎng)逆變器的參考電流幅值信號I_{ref_1}＝0，計數(shù)變量j＝0，擾動周期內(nèi)得到的最大I_ref值I_m＝0；電壓擾動量dV＝-1，前一次電壓擾動量dV_{_1}＝-1，帶方向的擾動單位LOR＝-1；正向擾動帶寬J_mx＝10；PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)k_p＝1，積分系數(shù)k_i＝0.01；