[發明專利]局部陰影下基于梯度法極值搜索的光伏最大功率跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710117880.4
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106774612B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 殷春;程玉華;吳姍姍;周士偉;黃雪剛;薛建宏;胡彬楊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 溫利平,陳靚靚

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域，更為具體地講，涉及一種局部陰影下基于梯度法極值搜索的光伏最大功率跟蹤方法。

背景技術

光伏發電是利用太陽能轉換成電能的一種主要形式，也是可再生能源的重要組成部分，為全球能耗補給做出了突出貢獻。光伏發電系統的好壞決定于其核心部分——光伏電池的利用效率。經研究表明，只有當光伏電池一直工作在其最大功率點附近，其利用率才能達到最高，從而提高光伏發電系統的性能。因此許多傳統的光伏最大功率點跟蹤MPPT控制算法得到廣泛地利用，以便跟蹤到光伏電池的最大功率點，并使光伏系統在該點狀態下工作，從而提高光伏發電效率。

然而對于光伏電池利用率而言，不僅與其自身結構有關，還與光照強度、環境溫度等因素有關。特別是當光伏電池受光照強度不均時，會產生局部陰影的效果，從而導致功率出現多個峰值的情況，對于其電能轉換率有很大的影響。而傳統的MPPT控制算法默認只存在一個功率峰值，對于局部陰影下的光伏最大功率跟蹤存在局限性，因此需要提出新的跟蹤方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種局部陰影下基于梯度法極值搜索的光伏最大功率跟蹤方法，建立光伏陣列模型，通過不斷改變光伏陣列模型電壓的初始點進行極值搜索，以準確實現局部陰影下的光伏最大功率跟蹤。

為實現上述發明目的，本發明局部陰影下基于梯度法極值搜索的光伏最大功率跟蹤方法包括以下步驟：

S1：建立光伏電池串并聯組成的光伏陣列模型，通過設定相關子模塊中的光照值，模擬實際光伏陣列中的局部陰影情況，將電壓作為光伏陣列模型的輸入，功率作為光伏陣列模型的輸出；

S2：設定梯度法極值搜索的初始電壓v₀；

S3：以初始電壓v₀作為光伏陣列模型輸入，采用梯度法極值搜索算法進行時長為t+m的極值搜索，記錄時刻t的光伏陣列模型的功率P_t和時刻t+m的功率P_t+m，t和m都是根據實際情況設置的時間參數；梯度法極值搜索算法的具體步驟包括：

S3.1：令系統初始估計電壓

S3.2：將估計電壓與擾動R(t)相加，得到電壓

S3.3：將電壓v輸入光伏陣列模型，得到對應的功率P，通過濾波器濾去不穩定的波形，得到穩定的功率

S3.4：將功率與擾動Q(t)相乘，得到信號

S3.5：將ΔP經過濾波器得到信號乘以一個常系數K后進行積分，其中K＞0，在估計電壓點處尋找到下一個估計迭代點即令返回步驟S3.2；

S4：判斷是否|P_t+m-P_t|＜μ，μ表示預設閾值，μ＞0，如果是，將P_t+m作為當前極值進行記錄，同時記錄其對應的電壓v，進入步驟S7，否則進入步驟S5；

S5：延長梯度法極值搜索算法的搜索時間，延長的搜索時間為τ+m，τ表示延長時間參數，記錄本次延長搜索時間中時刻τ的功率P_τ和時刻τ+m的功率P_τ+m；

S6：判斷是否|P_τ+m-P_τ|＜μ，如果是，將P_τ+m作為當前極值進行記錄，同時記錄其對應的電壓v，進入步驟S7，否則返回步驟S5；

S7：令初始電壓v₀＝v₀+h，返回步驟S3，h表示初始點更新步長；

在步驟S3至步驟S7循環執行期間，對搜索結束參數進行監測，一旦達到搜索結束條件，則極值搜索結束，在記錄的所有極值中選擇最大值作為光伏系統的最大功率點，按照其對應的光伏陣列電壓對光伏陣列進行控制。

本發明局部陰影下基于梯度法極值搜索的光伏最大功率跟蹤方法，建立光伏電池串并聯組成的光伏陣列模型，通過設定光伏陣列相關子模塊中的光照值，模擬實際光伏陣列中的局部陰影情況；給定初始電壓，采用梯度法極值搜索進行預設時間的極值搜索，通過判斷搜索結束時段兩個相近時間點的功率差值來確定是否搜索到局部功率極值，如果搜索到局部功率極值，則更新初始電壓搜索下一個局部功率極值，否則延長搜索時間繼續搜索該初始電壓對應的局部功率極值。