[發明專利]一種基于MPP電壓規律與梯度尋優的光伏MPPT控制方法

有效

• 申請號: 201710895679.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107544610B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 張勇軍;李偉;肖雄;李小占
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于MPP電壓規律與梯度尋優的光伏MPPT控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)采集光伏電池陣列的輸出電流與輸出電壓，將輸出電壓與光伏電池陣列在標準條件下的開路電壓進行比較，并根據比較結果確定選取輸出電壓的擾動步長；

(2)當步驟(1)中光伏電池陣列輸出電壓位于標準條件下開路電壓的60％與94％之間時，采用梯度尋優的方法計算擾動步長；

(3)將步驟(1)或步驟(2)中計算得到的擾動步長施加到采集到的輸出電壓上得到期望電壓值，再將期望電壓值與輸出電壓值作差，并將差值輸入到PI控制器；

(4)PI控制器的輸出值經脈沖寬度調制器后得到開關信號，通過開關信號控制Boost電路功率開關器件的開斷；

所述步驟(1)中輸出電壓的擾動步長選取方法如下：

當輸出電壓小于標準條件下開路電壓的60％時，以固定步長△U₁增加電壓；當輸出電壓大于標準條件下開路電壓的94％時，以固定步長△U₃減小電壓；當輸出電壓位于標準條件下開路電壓的60％與94％之間時，若前后兩次采樣電壓無變化但電流有變化時以固定步長△U₂增加或減小電壓，否則，以梯度尋優的方法獲取擾動步長，進行MPPT控制；

所述步驟(1)中標準條件為輻照強度1000W/m²、溫度25℃。

2.根據權利要求1所述的基于MPP電壓規律與梯度尋優的光伏MPPT控制方法，其特征在于：所述步驟(2)中梯度尋優計算擾動步長的方法，具體過程如下：

以正梯度方向為步長迭代方向，逐步迭代逼近光伏電池P-U曲線的最大值，以光伏電池陣列輸出電壓U作為自變量，則迭代算法為：

U_k+1＝U_k+a_kg_k，

其中，g_k為梯度，a_k為增量系數，U_k+1、U_k分別為下一時刻與這一時刻的采樣電壓值。

3.根據權利要求2所述的基于MPP電壓規律與梯度尋優的光伏MPPT控制方法，其特征在于：所述梯度所述增量系數

其中，I_k為采樣時刻電流值，U_k-1為上一時刻的采樣電壓值。

4.根據權利要求2或3所述的基于MPP電壓規律與梯度尋優的光伏MPPT控制方法，其特征在于：所述迭代算法中，若增量系數a_k＝0，則以固定步長△U₂按照電流變化的方向擾動；若a_k≠0，則用上述梯度尋優的方法進行MPPT控制。