[發明專利]基于高效自適應擾動觀察法的最大功率跟蹤方法

有效

• 申請號: 201210270558.2
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102809980A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 趙劍鋒;王書征;姚曉君;施超
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及光伏陣列（電池）的最大功率跟蹤技術。本發明涉及光伏發電并網或離網系統。本發明設計屬于最大功率跟蹤技術領域。

背景技術

當今世界的常規能源短缺、生態環境惡化等問題日益嚴峻。作為一種清潔可再生能源，光伏發電為解決能源問題以及實現人類社會可持續發展的有效解決途徑在世界范圍內獲得了空前的發展機遇和強勁的發展勢頭。然而光伏電池的光電轉換效率非常有限，且其本身是一種極其不穩定的電源，輸出功率容易受到外界環境（如光照強度、環境溫度等）和負載情況的影響。為充分利用太陽能，提高光伏并網系統的效率，實際控制電路需采用最大功率點跟蹤最大功率點跟蹤(Maximum?Power?Point?Tracking，MPPT)技術。

擾動觀察(Perurbation?and?Observation，P&O)法由于其算法簡潔、易于實現，是目前實際中應用最廣泛的MPPT方法。但是，傳統的定步長擾動觀察法卻存在缺陷：當擾動步長較小時，功率振蕩也將很小，但是系統的跟蹤速度卻得不到保證；當擾動步長變大，系統的跟蹤速度會提高，卻同時會引起較大功率振蕩。所以定步長的擾動觀察法步長大小難以確定，對不同系統的適應性較差。因此，本發明提出了一種高效自適應擾動觀察法，該方法解決了傳統擾動觀察法步長大小難以權衡的問題，可以獲得更優的性能、易于實現、成本適中，且其核心算法具有普遍適用性，不需要預置相關的定值。能夠實現完全自適應擾動，跟蹤速度快、穩態精度高，系統通用性強。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出光伏陣列的一種基于高效自適應擾動觀察法的最大功率跟蹤方法，解決傳統擾動觀察法步長大小難以權衡的問題，能夠實現完全自適應擾動，跟蹤速度快、穩態精度高，系統通用性強。

技術方案：本發明的基于高效自適應擾動觀察法的最大功率跟蹤方法包括步驟如下：

A、首先測量光伏陣列的輸出電壓U_pv(n)和輸出電流I_pv(n)，符號中的n表示第n次的采樣結果。

B、然后通過一個低通濾波器濾波后的電壓、電流信號計算出該次的光伏陣列輸出功率P_pv(n)＝U_pv(n)×I_pv(n)，根據功率信號之間的變化計算出自適應擾動值。利用此變化作為閉環控制系統的誤差信號，控制該誤差在穩態時盡可能小，同時避免系統在啟動時發生超調，并消除穩態時的功率振蕩。

采取一個PI控制器a來實現上述控制，PI控制器為比例積分控制器，PI控制器a被用作光伏陣列參考電壓所需要的自適應擾動值發生器，即通過連續的功率計算值之間的變化形成誤差信號△P_pv(n)=P_pv(n)-P_pv(n-1)，再經過該PI控制器產生自適應的擾動電壓值