[發明專利]最大功率點跟蹤方法、MPPT控制器及光伏發電系統

有效

• 申請號: 201710983536.3
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107589776B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 楊誠
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 胡萌

本發明提供了一種最大功率點跟蹤方法、MPPT控制器及光伏發電系統，涉及光伏發電技術領域，能夠解決現有的最大功率點跟蹤方法精度不高、速度慢的問題。其中所述方法包括：生成三維矩陣[T_i S_j U_m]。實時采樣當前時刻的T和S及U和I。計算當前時刻光伏電池的輸出功率P(k)。計算|P(k)?P(k?1)|，比較|P(k)?P(k?1)|與閾值ε的大小；若|P(k)?P(k?1)|>ε，則根據三維矩陣通過查表獲得當前時刻的外界溫度和光照所對應的輸出電壓，該輸出電壓作為下一時刻的目標輸出電壓；若|P(k)?P(k?1)|≤ε，則通過電導增量法確定下一時刻的目標輸出電壓。控制下一時刻的輸出電壓改變為目標輸出電壓。上述最大功率點跟蹤方法應用于對光伏發電系統的控制過程中。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種最大功率點跟蹤方法、MPPT(英文全稱：Maximum Power Point Tracking，中文名稱：最大功率點跟蹤)控制器及光伏發電系統。

背景技術

近年來，太陽能光伏發電產業得到了快速的發展。光伏電池可以將太陽能轉化為電能從而對外輸出功率，由于光伏電池輸出P-U特性受外界溫度和光照等工作條件影響為非線性關系，所以光伏電池輸出功率與輸出電壓之間的關系也為非線性關系。通常情況下，需要采用最大功率點跟蹤技術控制光伏電池陣列的輸出電壓，使其工作在最大功率點處。

目前根據最大功率點跟蹤的算法的特征和具體實現過程，可將最大功率點跟蹤方法分為三大類：(1)基于參數選擇方式的間接控制法，主要有恒電壓跟蹤法、開路電壓比例系數法等；(2)基于采樣數據的直接控制法，如擾動觀察法、電導增量法等；(3)基于現代控制理論的人工智能控制法，如模糊邏輯控制法、神經網絡法等。以上三種方法中，第一種方法精度不高，第二、三種方法啟動速度慢，外界環境劇烈變化時動態響應速度慢。

發明內容

針對上述現有技術中的問題，本發明提供一種最大功率點跟蹤方法、MPPT控制器及光伏發電系統，以使光伏發電系統在外界溫度或光照條件發生變化時能夠快速精確的運行在最大功率點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面提供了一種最大功率點跟蹤方法，所述最大功率點跟蹤方法包括以下步驟：

S1：根據光伏電池的測試數據，生成三維矩陣[T_i S_j U_m]，并儲存所述三維矩陣中的元素；其中，T為外界溫度，S為光照，U為在外界溫度T和光照S下光伏電池的輸出功率最大時的輸出電壓。

S2：實時采樣當前時刻的外界溫度T(k)和光照S(k)，及當前時刻光伏電池的輸出電壓U(k)和輸出電流I(k)，并根據當前時刻光伏電池的輸出電壓U(k)和輸出電流I(k)，計算當前時刻光伏電池的輸出功率P(k)。

S3：計算當前時刻與上一時刻光伏電池的輸出功率的差值的絕對值|P(k)-P(k-1)|，比較|P(k)-P(k-1)|與閾值ε的大小；若|P(k)-P(k-1)|>ε，則進入步驟S4；若|P(k)-P(k-1)|≤ε，則進入步驟S5；其中，閾值ε根據經驗值而定。

S4：根據步驟S1中所儲存的三維矩陣中的元素，通過查表獲得當前時刻的外界溫度和光照所對應的輸出電壓，將所獲得輸出電壓作為下一時刻的目標輸出電壓U(k+1)。

S5：通過電導增量法確定下一時刻的目標輸出電壓U(k+1)。

S6：控制下一時刻光伏電池的輸出電壓改變為所述目標輸出電壓U(k+1)，返回步驟S2。