[發(fā)明專(zhuān)利]部分陰影條件下光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的復(fù)合控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310007100.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103092250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛陽(yáng);汪莎;張佳棟;李媛;陳磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G05F1/67
• 分類(lèi)號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電最大功率跟蹤方法，尤其是涉及一種部分陰影條件下光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的復(fù)合控制方法。

背景技術(shù)

光伏陣列處于遮蔽情況在現(xiàn)代城市發(fā)生的情況很普遍，對(duì)于住宅型光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于光伏陣列安裝的位置和環(huán)境特殊，局部陰影問(wèn)題尤為突出。在局部陰影條件下，由于輸出功率特性曲線(xiàn)上多極值點(diǎn)的出現(xiàn)，常規(guī)的MPPT(Maximum?PowerPoint?Tracking，最大功率點(diǎn)跟蹤)算法(如P&O、InCond等)將有可能收斂于某個(gè)功率極值點(diǎn)上，而不是功率的最大點(diǎn)，從而不能實(shí)現(xiàn)真正意義的最大功率跟蹤，此時(shí)，光伏陣列的能量沒(méi)有被充分利用，系統(tǒng)效率大大降低。

針對(duì)局部陰影問(wèn)題的MPPT控制方法從總體上可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是在每個(gè)光電池模塊上并聯(lián)功率補(bǔ)償單元，使并聯(lián)后的整體輸出特性只存在單一極值點(diǎn)，然后通過(guò)常用算法實(shí)現(xiàn)MPPT，這類(lèi)方法成本較高，應(yīng)用較少；另外一類(lèi)是在不改變多極值點(diǎn)輸出特性條件下的MPPT算法，該算法主要包括結(jié)合常規(guī)算法的復(fù)合MPPT算法、Fibonacci搜索法和短路電流脈沖法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種搜索精度高、有效解決光伏陣列處于局部陰影條件下的控制問(wèn)題的部分陰影條件下光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的復(fù)合控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種部分陰影條件下光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的復(fù)合控制方法，該方法包括以下步驟：

1)實(shí)時(shí)采集部分陰影條件下光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，得到電壓電流數(shù)據(jù)陣列；

2)根據(jù)電壓電流數(shù)據(jù)陣列采用粒子群算法搜索光伏陣列的初始最大功率工作點(diǎn)，并得到此時(shí)的輸出功率、輸出電壓和輸出電流；

3)根據(jù)粒子群算法搜索到的初始最大功率工作點(diǎn)，得到對(duì)應(yīng)的初始占空比；

4)根據(jù)初始占空比采用自適應(yīng)干擾觀察法進(jìn)行變步長(zhǎng)占空比擾動(dòng)控制，并將得到的最終占空比控制信號(hào)輸出給最大功率點(diǎn)控制電路：

5)最大功率點(diǎn)控制電路根據(jù)最終占空比控制信號(hào)控制光伏陣列工作，使其穩(wěn)定工作在最大功率點(diǎn)。

所述的步驟2)中采用粒子群算法搜索光伏陣列的初始最大功率工作點(diǎn)具體為：

21)初始化粒子群參數(shù)，確定種群粒子個(gè)數(shù)、學(xué)習(xí)因子、加權(quán)系數(shù)、最大速度和迭代次數(shù)；

22)確定目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為部分陰影條件下光伏陣列的輸出功率P(U，I)；

23)計(jì)算各個(gè)粒子的適應(yīng)度函數(shù)值，并通過(guò)比較得到各個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)適應(yīng)值Pbest和全局最優(yōu)適應(yīng)值Gbest；

24)更新粒子的速度、位置和目標(biāo)函數(shù)；

25)判斷是否滿(mǎn)足迭代次數(shù)，若是，則輸出最優(yōu)解，得到此時(shí)的輸出功率P、輸出電壓U和輸出電流I，若否，則返回步驟23)。

所述的步驟3)具體為：

31)根據(jù)粒子群尋優(yōu)得到的初始最大功率工作點(diǎn)，得到最大功率點(diǎn)的輸出電阻Rmax；

32)根據(jù)下述公式計(jì)算對(duì)應(yīng)的初始占空比D：

RL(1-D)²＝Rmax

式中，RL為最大功率點(diǎn)控制電路的負(fù)載電阻。

所述的步驟4)具體為：

41)將初始占空比D作為自適應(yīng)干擾觀察法的起始占空比；

42)設(shè)置變步長(zhǎng)速度因子α、最大ΔDmax和最小ΔDmin；

43)計(jì)算占空比擾動(dòng)變步長(zhǎng)ΔD＝α(dP/dU)；

44)進(jìn)行搜索獲得最終占空比，使光伏陣列最終穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)。

所述的最大功率點(diǎn)控制電路為基于Boost電路的最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明利用粒子群算法全局尋優(yōu)的能力來(lái)解決光伏陣列的輸出多峰值特性，避免搜索到錯(cuò)誤的極大值點(diǎn)；

2、本發(fā)明同時(shí)針對(duì)粒子搜索精度的不足復(fù)合應(yīng)用了自適應(yīng)占空比干擾觀察法進(jìn)行兩次搜索，提高了搜索精度，適用于光伏陣列處于局部陰影條件下的情況，最終使光伏電池輸出穩(wěn)定工作在最大功率點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的控制框圖；

圖2為本發(fā)明的流程示意圖；

圖3為基于Boost電路的最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖4為實(shí)施例中復(fù)合控制算法光伏仿真模型示意圖；

圖5為實(shí)施例中光伏陣列在局部陰影條件A下的輸出P-U曲線(xiàn)圖；

圖6為采用本發(fā)明方法控制后的光伏陣列輸出特性曲線(xiàn)。