[發明專利]一種基于光伏電池四參數模型的光伏MPPT方法

有效

• 申請號: 201610778867.9
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106125817B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 李其玉;鄒忠月;續丹;王斌;陳起旭;李彤
• 申請（專利權）人: 三門峽速達節能新能源科技研究院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙)41117
• 代理人: 楊妙琴

1.一種基于光伏電池四參數模型的光伏MPPT方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟10：實時采集光伏列陣的輸出電壓與電流，并判斷是否有較大的功率突變；

步驟20：當一個算法周期結束時，判斷功率突變情況，如果檢測到有較大的功率突變，啟動最優占空比估計算法，輸出最佳占空比D_m；如果沒有檢測到較大功率突變，啟動修正的擾動觀察法,輸出占空比；

步驟30：無需PI控制器，將所述算法輸出的占空比值直接轉化為PWM占空比控制量，來控制Boost電路中的功率mosfet模塊，使得光伏陣列穩定運行在該占空比下的工作狀態；

步驟40：重復步驟10-步驟30，動態地追蹤光伏陣列的最大功率點；

所述的四參數模型為其中這里所謂的四參數是在STC條件下，光伏電池開路電壓V_oc、光伏電池短路電流I_sc、光伏電池最大功率點電流I_m、光伏電池最大功率點電壓V_m， 當在非STC條件下，需要對V_oc、I_sc、I_m、V_m四個參數進行修正；

所述的最優占空比估值算法是根據所述的四參數模型，基于lambert函數得出的光伏陣列輸出的最大功率條件，使得Boost電路在該條件下工作輸出最大功率。

2.根據權利要求1所述的一種基于光伏電池四參數模型的光伏MPPT方法，其特征在于：所述步驟10中實時采集光伏陣列的輸出電壓與電流，并判斷是否有較大的功率突變的方法為：采樣光伏電池電壓、電流的周期T_s＝1ms，所提出的MPPT算法周期為T_MPPT＝N ms(N>1)，每隔1ms計算前后采樣到的功率差ΔP＝P₁-P₂＝I₂*V₂-I₁*V₁，如果ΔP大于光伏電池在STC下的額定功率,即25％*P_r，則視為有較大的功率突變，標志位signDm＝1,并鎖定該值直到周期T_MPPT結束，下一個周期T_MPPT開始之前，先清空標志位signDm＝0。

3.根據權利要求1所述的一種基于光伏電池四參數模型的光伏MPPT方法，其特征在于：所述步驟20中，如果檢測到有較大的功率突變，即標志位signDm＝1，轉到步驟201，即啟動最優占空比估計算法；如果沒有檢測到較大功率突變，即標志位signDm＝0，轉到步驟206，即啟動修正的擾動觀察法；

步驟201：每隔一個算法周期T_MPPT，發送一個占空比給boost電路，分別發送四個，duty(1)＝0.2，duty(2)＝0.22，duty(3)＝0.5，duty(4)＝0.52,分別采集電壓、電流后，得到(V₁，I₁)，(V₂，I₂)，(V₃，I₃)，(V₄，I₄)四個工作點；

步驟202：把四個工作點代入得到K_vi1與K_vi2，判斷(V₁，I₁)、(V₂，I₂)、(V₃，I₃)、(V₄，I₄)、K_vi1、K_vi2是否都滿足V₁>V₂>V₃>V₄、I₁<I₂<I₃<I₄、K_vi1>K_vi2：如果都滿足則轉到步驟203；如果至少有一個不滿足，輸出D_m＝Max_power{duty(1)，duty(2)，duty(3)，duty(4)}，轉到步驟30；

步驟203：將K_vi1、K_vi2與I₃代入α＝(K_vi1I₁-K_vi2I₃)/(K_vi1-K_vi2)得到α；

步驟204：將K_vi1、K_vi2與α代入C₂V_oc＝K_vi1(I₁-α)，與得到C₂Vo_c，I_sc，C₁I_sc，由此得到四參數模型

步驟205：根據得到的四參數光伏電池模型，基于Lambert函數可以得到最優占空比輸出D(t)＝D_m，轉到步驟30；

步驟206：每隔一個算法周期T_MPPT采集一次電壓V、電流I，計算前一時刻和后一時刻的功率差ΔP＝P₁-P₂＝I₂*V₂-I₁*V₁，計算前一時刻和后一時刻的電壓差ΔV＝V₂-V₁，計算K_pvi＝(2*ΔP)/(ΔV*(I₂+I₁))；

步驟207按照如下分段線性函數計算算法步長StepSize：

步驟208：按照如下判斷規則，進行占空比的計算，輸出D(t),轉到步驟30：

ifΔP>0,ΔV>0，K_pvi>1，then D(t)＝D(t-1)+StepSize；

elseifΔP>0,ΔV>0，K_pvi<1，then D(t)＝D(t-1)-StepSize；

elseifΔP>0,ΔV<0，K_pvi>1，then D(t)＝D(t-1)+StepSize；

elseifΔP>0,ΔV<0，K_pvi<1，then D(t)＝D(t-1)-StepSize；

elseifΔP<0,ΔV>0，K_pvi>1，then D(t)＝D(t-1)-StepSize；

elseifΔP<0,ΔV>0，K_pvi<1，then D(t)＝D(t-1)+StepSize；

elseifΔP<0,ΔV<0，K_pvi>1，then D(t)＝D(t-1)-StepSize；

elseΔP<0,ΔV<0，K_pvi<1，then D(t)＝D(t-1)+StepSize；

end

其中，D(t)表示當前時刻的占空比，D(t-1)表示前一時刻的占空比，StepSize表示步長。