[發明專利]一種基于函數模型的光伏發電系統最大功率點跟蹤方法

有效

• 申請號: 201610768407.8
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106094972B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 張正文;譚文龍;包澤勝;黃翔;宋芳
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武,劉國斌

1.一種基于函數模型的光伏發電系統最大功率點跟蹤方法，光伏發電系統以Boost電路為主電路，根據光伏發電功率與占空比以及功率與電壓的關系，即P-D、P-U關系曲線，在曲線斜率為0，即dP/dD＝0、dP/dU＝0時，此時達到最大功率點處，其特征在于：所述跟蹤方法首先檢測光伏陣列的輸出電壓和電流，然后根據誤差和誤差變化率來確定占空比擾動步長函數，進而確定下一時刻的占空比擾動步長值，占空比擾動步長函數由二維高斯函數和反正切函數構成；方法每運行一次后延時Tms，直到確定最大功率點處的占空比值；所述的基于函數模型的光伏發電系統最大功率點跟蹤方法包含如下步驟：

步驟1：檢測k時刻的電壓U_(k)、電流I_(k)，根據P_(k)＝U_(k)I_(k)計算當前時刻功率值；

步驟2：定義占空比擾動步長函數是關于誤差E_(k)和誤差變化率△E_(k)的函數，即：

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}D=f(E_{\left(k\right)},{\mathrm{\ΔE}}_{\left(k\right)})=1.4312\×{\mathrm{\ΔD}}_{\max }\×{\tan }^{-1}\left(\frac{E_{\left(k\right)}-{\mathrm{\ΔE}}_{\left(k\right)}}{\mathrm{\γ}}\right)\\ \×e^{(-(a{\left(E-\mathrm{\α}\right)}^2+2b\left(\mathrm{\Δ}E-\mathrm{\β}\right)\left(E-\mathrm{\α}\right)+c{\left(\mathrm{\Δ}E-\mathrm{\β}\right)}^2\left)\right)}\end{array}---\left(1\right)$

其中k時刻誤差P_(k-1)、U_(k-1)分別是k-1時刻的功率和電壓值，誤差變化率ΔE(k)＝E(k)-E(k-1)，E_(k-1)為k-1時刻的誤差，△D_max是占空比最大擾動步長，α、β、γ是常數，a、b、c可由以下式子確定：

$a=\frac{{\cos }^2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{2{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

$b=\frac{sin2\mathrm{\θ}}{4{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{sin2\mathrm{\θ}}{4{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

$c=\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}}{2{\mathrm{\σ}}_E^2}+\frac{{\cos }^2\mathrm{\θ}}{2{({\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{\ΔE}}_0}+k|E-\mathrm{\Δ}E\left|\right)}^2}$

式中σ_E、k、θ均為常數，根據試錯法確定具體值；

根據k時刻的電壓和電流值以及計算出的功率值可以得出此時的誤差和誤差變化率；

步驟3：由公式(1)確定k時刻占空比擾動步長△D之后，可得出k+1時刻的占空比D_(k+1)，即：

D_(k+1)＝D_(k)±△D (2)

其中D_(k)是第k時刻的占空比值；

步驟4：根據公式(1)確定的占空比擾動步長，計算擾動周期T，設定擾動周期T是關于占空比擾動步長絕對值|△D|的線性函數，T＝f(|△D|)＝m×|△D|+n，其中m和n都是常數，由線性擬合的方法確定具體值；

步驟5：根據功率和占空比以及功率和電壓的關系確定最大功率點處的占空比，從而跟蹤到最大功率。