[發(fā)明專利]防誤判狀態(tài)跳轉(zhuǎn)獲取最大功率點(diǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510440936.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN105022439B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍鋼;姜昕;卜范東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京康拓科技有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所11121
• 代理人: 趙文穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種防誤判狀態(tài)跳轉(zhuǎn)獲取最大功率點(diǎn)方法，屬于太陽能風(fēng)能最大功率點(diǎn)獲取技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無論是風(fēng)能還是太陽能由于受設(shè)備成本的制約，所以在控制輸出功率方面目標(biāo)都是在同樣的設(shè)備上輸出的功率越多越好，但在設(shè)備一定的情況和某一個(gè)外部環(huán)境下設(shè)備輸出的功率有個(gè)最大值，控制輸出功率的控制器的目標(biāo)就是讓輸出的功率，無限接近這個(gè)最大值。也叫最大功率跟蹤器(MPPT)。

如何判斷現(xiàn)在輸出功率是否是最大功率，如果不是那么現(xiàn)在輸出的這個(gè)功率是在最大功率點(diǎn)的左邊還是右邊，也就是控制參數(shù)應(yīng)該變大還是變小才能回到最大功率點(diǎn)，這就是最大功率跟蹤器(MPPT)主要工作。其中最核心的部分是判斷現(xiàn)在輸出功率和最大功率之間關(guān)系的方法，新能源發(fā)展的過程中現(xiàn)在已經(jīng)形成了幾種常用的方法，各個(gè)方法各有利弊，主要是根據(jù)實(shí)際工程要求在反應(yīng)速度，控制器硬件成本，精度范圍等等各個(gè)方面平衡折中的方法。

下面介紹一下現(xiàn)在常用的幾種尋找最大功率點(diǎn)的方法：

1、爬坡法

也屬于擾動(dòng)觀察法，也是現(xiàn)在最常用的最大功率跟蹤(MPPT)控制方法。它先采樣檢測(cè)當(dāng)前輸出功率Pi，然后改變控制電壓U，然后再采樣出Pi+1，如果輸出功率變大即Pi+1>Pi那么說明控制電壓調(diào)節(jié)方向正確，輸出功率在向最大功率點(diǎn)方向靠近，那么繼續(xù)安這個(gè)方向變大控制電壓。如果Pi+1<Pi說明調(diào)大控制電壓U后輸出功率變小了，控制電壓的調(diào)節(jié)方向錯(cuò)誤了，這樣就要反向調(diào)節(jié)控制電壓，把控制電壓U變小，使輸出功率向最大功率點(diǎn)靠近。

所有控制電壓變化方向和輸出功率變換邏輯關(guān)系如下：

當(dāng)控制電壓U變大時(shí)，通過采樣計(jì)算如果輸出功率也變大，那么控制電壓變化方向正確，控制電壓將繼續(xù)變大。

當(dāng)控制電壓U變大時(shí)，通過采樣計(jì)算如果輸出是功率變小，那么說明控制電壓變化方向是錯(cuò)誤的，控制電壓將改變方向下一步控制電壓將變小。

當(dāng)控制電壓U變小時(shí)，通過采樣計(jì)算如果輸出功率是變大，那么控制電壓變化方向正確，控制電壓將繼續(xù)變小。

當(dāng)控制電壓U變小時(shí)，通過采樣計(jì)算如果輸出是功率變小，那么說明控制電壓變化方向是錯(cuò)誤的，控制電壓將改變方向下一步控制電壓將變大。

把上述過程中的狀態(tài)量化為：

控制電壓變大設(shè)為1，變小設(shè)為0，功率變大設(shè)為1.變小設(shè)為0，如果控制電壓繼續(xù)上次變化的方向(上次變大繼續(xù)變大，上次變小繼續(xù)變小)為1，如果改變變化方向(上次變大這次變小，上次變小這次變大)為0.

所以需要調(diào)整的控制電壓的變化方向?qū)嶋H是下面這個(gè)邏輯等式：

控制電壓這次的變化(異或)輸出功率這次的變化＝控制電壓的繼續(xù)變化方向

爬坡法對(duì)硬件要求不高，比較容易實(shí)現(xiàn)，但存在誤判，反應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)。

2、電導(dǎo)增量法

假設(shè)輸出功率是控制電壓的函數(shù)而且可導(dǎo)，

可知當(dāng)功率為極大值時(shí)dP/dU＝0

當(dāng)dP/dU>0時(shí)控制電壓U落在最大功率點(diǎn)控制電壓的左側(cè)，所以應(yīng)該增大控制電壓直到dP/dU＝0

當(dāng)dP/dU<0時(shí)控制電壓U落在最大功率點(diǎn)控制電壓的右側(cè)，所以應(yīng)該減小控制電壓直到dP/dU＝0

雖然電導(dǎo)增量法判斷精度高但對(duì)硬件要求高尤其是傳感器計(jì)算模塊要求高，所有成本高在實(shí)際工程中并不常用。

現(xiàn)有的尋找最大功率點(diǎn)方法不論是各種導(dǎo)數(shù)法還是各種干擾法，基本上是如果某一點(diǎn)的功率大于相鄰兩點(diǎn)的功率，及判斷該點(diǎn)為最大功率點(diǎn)。主要都是在理想的狀態(tài)下，如圖4所示，方法基本都是如果Pi<Pi+1，繼續(xù)比較P_i+1和P_i+2，如果P_i+1>P_i+2,P_i+1<P_i+2再繼續(xù)比較P_i+3。在非理想的情況下會(huì)把局部的極點(diǎn)誤判為全局的極點(diǎn)。

在現(xiàn)實(shí)工程中功率曲線只是在統(tǒng)計(jì)意義上整體服從拋物線分布，在局部離散的采樣點(diǎn)上實(shí)際是不規(guī)則，不平滑的如圖4所示。爬坡法干擾法找出的最大功率點(diǎn)只能保證這點(diǎn)的功率大于相鄰兩個(gè)點(diǎn)的功率，通過爬坡法和干擾法找出的最大功率點(diǎn)，很可能只是局部的最大功率點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決把局部最大功率點(diǎn)誤判為全局最大功率點(diǎn)的技術(shù)問題，提出一種防誤判狀態(tài)跳轉(zhuǎn)獲取最大功率點(diǎn)方法。

一種防誤判狀態(tài)跳轉(zhuǎn)獲取最大功率點(diǎn)方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：確定安全區(qū)間值k；