[發明專利]一種太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統與方法

在審

• 申請號: 201710449883.8
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107168450A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 劉博文;羅洪珍
• 申請（專利權）人: 劉博文
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏系統中的太陽能電池最大功率點跟蹤控制技術領域，尤其涉及的是一種太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統與方法。

背景技術

能源供求問題越來越嚴重，為了使地球環境得到改善，人們越來越重視新能源的開發和利用，尤其是可再生能源的利用。太陽能作為一種新型綠色能源，光伏發電則是當前利用太陽能的主要形式之一。光伏電池的輸出特性具有較強非線性特征，它的輸出功率不僅與光伏電池內部特性有關，還受到外界環境條件(光照、溫度)的影響，采用最大功率點跟蹤技術(Maximum power point track,MPPT)可有效提升光伏系統的能量轉換效率。常用MPPT方法中開路電壓系數法和短路電流系數法，控制簡單易于實現，但需要周期性的斷開或短路光伏電池，導致較多功率損失，且其工作點并不是真正的最大功率點。擾動觀察法通過對光伏板的輸出電壓施加擾動，檢測輸出功率的變化來跟蹤最大功率。對定步長擾動觀察法，大步長可提升跟蹤速度，但最大功率點附近功率振蕩大，能量損失嚴重；小步長可減少能量損失，提高穩態精度，但會降低跟蹤速度。電導增量法通過比較光伏電池的電導增量和瞬間電導來改變系統的控制信號。除此之外，還有基于智能控制的MPPT方法，但其參數設計較為復雜，實用性不高。基于此，本發明提供了一種太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統與方法，同時兼顧了最大功率點跟蹤的速度和穩態特性，降低了系統震蕩，追蹤時間短。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中定步長算法穩態性能和動態性能相互矛盾的問題，提供了一種太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統與方法。

一種太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統，包括PV陣列，電壓變換單元，電壓傳感器，電流傳感器，MPPT控制模塊，PWM變換器，并網逆變器和交流電網，所述電壓變換單元包括電容C1、電感L1、開關管Q1、二極管D1以及電容C2；電容C1的兩端分別與PV陣列的正負極連接，電感L1的一端連接PV陣列的正極，另一端連接開關管Q1的漏極以及二極管D1的正極，開關管的源極接地，二極管D1的負極連接電容C2的一端，電容C2的另一端接地，PWM變換器的輸出端連接開關管Q1的柵極；電壓傳感器和電流傳感器連接MPPT控制模塊，并分別將檢測到的電壓信號和電流信號發送給MPPT控制模塊；MPPT控制模塊連接PWM變換器，并將占空比信號發送給PWM變換器，電壓變換單元通過并網逆變器連接交流電網。

一種上述太陽能光伏發電最大功率點跟蹤控制系統的控制方法，其包括以下步驟：

(1)令變量m、n的初始值為0，通過電壓傳感器和電流傳感器分別檢測出當前電壓U_i和當前電流I_i，為保證精度，采樣的頻率為6kHz，并計算出當前功率P_i，令工作點功率P_L＝P_i；

(2)初始化步長修正值k，k可取值為4，令U_i＝U_i+(-1)^mk,U_i+1＝U_i+k,U_i-1＝U_i-k，U_i-1，U_i+1分別為i點左右兩側工作點的電壓值；

(3)檢測U_i,I_i,U_i+1,I_i+1,U_i-1,I_i-1,并計算出對應的P_i,P_i+1,P_i-1,將這些數據儲存在儲存器中，其中I_i-1、I_i+1分別為i點左右兩側工作點的電流值，P_i-1、P_i+1分別為i點左右兩側工作點的功率值；

(4)判斷P_i+1是否大于等于P_i，如果是，則令n＝n+1，如果否，則令n＝n-1；

(5)判斷P_i是否大于P_i-1，如果是，則令n＝n+1，如果否，則令n＝n-1；