[發(fā)明專利]基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810018676.1
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108227818B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屠亞南;于艾清
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法，包括：S1：采集光伏電池的輸出電流和輸出電壓，獲取當(dāng)前時段和上一時段光伏電池的輸出功率、輸出功率增量及電壓增量；S2：判斷輸出功率增量和電壓增量的比值的絕對值與設(shè)定的振蕩閾值的關(guān)系，選取步長；S3：判斷輸出功率增量和電壓增量乘積的正負(fù)，確定步長；S4：將獲取的步長與參考占空比相加，生成控制Boost電路的導(dǎo)通和關(guān)斷的控制信號；本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法的系統(tǒng)，包括光伏電池、MPPT控制器、電流電壓采集模塊、振蕩閾值設(shè)置模塊、步長設(shè)置模塊和PWM控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有自適應(yīng)選取步長、跟蹤快速穩(wěn)定等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能光伏發(fā)電被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最具有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，各發(fā)達國家均投入巨額資金競相研究開發(fā)，并積極推進產(chǎn)業(yè)化進程，大力開拓市場應(yīng)用。但是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中也遇到了許多問題：(1)光伏電池成本高昂；(2)光電轉(zhuǎn)化效率較低；(3)局部遮擋的危害。最大功率點跟蹤是降低發(fā)電成本、提高發(fā)電效率最直接有效的方法，現(xiàn)有的大部分最大功率點跟蹤方法的應(yīng)用前提都是光伏電池受到的光照均勻，而忽略了在現(xiàn)實生活中，光伏電池被遮擋的概率很大。當(dāng)光伏電池被局部遮擋時，使得傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤方法容易陷入局部最優(yōu)難以搜尋到全局最優(yōu)。

擾動觀察法和電導(dǎo)增量法是較早應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的最大功率跟蹤方法，被稱為傳統(tǒng)最大功率跟蹤方法。擾動觀察法是目前研究比較成熟的一種最大功率跟蹤方法，也是工程實踐中應(yīng)用最為廣泛的一種最大功率跟蹤方法。擾動觀察法控制思路簡單，實現(xiàn)較為方便，可實現(xiàn)對最大功率點的跟蹤，提高系統(tǒng)的利用效率。但是擾動觀察法僅以光伏電池前后兩次的輸出功率為對象進行研究，沒有考慮外部環(huán)境條件變化對光伏電池前后兩次輸出功率的影響，在使用的過程中容易出現(xiàn)方法的“誤判”，“誤判”增加了跟蹤時間，降低了光伏電池的輸出效率，嚴(yán)重時導(dǎo)致跟蹤的失效，使該方法不能準(zhǔn)確地跟蹤到最大輸出功率。

電導(dǎo)增量法跟蹤精度較高，控制效果好，不受功率時間曲線的影響。該方法對傳感器有較高的要求，同時步長的選取也將影響算法的性能。

傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤方法采用固定步長，當(dāng)步長選取較大時，對外界環(huán)境變化條件下跟蹤速度快，但振蕩比較嚴(yán)重，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差較大，無法滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)要求；當(dāng)步長選取較小時，振蕩現(xiàn)象有所減弱，但對外界環(huán)境變化條件下跟蹤速度變慢，無法滿足系統(tǒng)的動態(tài)要求。即步長的選取難以兼顧穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能要求且在外界環(huán)境變化較快時，傳統(tǒng)最大功率點跟蹤方法可能會失去跟蹤功能。

近年來，隨著智能算法的不斷完善，遺傳算法、模糊控制算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等被引入到光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤控制中。這些算法的使用，有效地提高了最大功率跟蹤的精度，減少了能量損耗。但智能算法往往存在控制參數(shù)多，控制思想復(fù)雜，對硬件的要求高的缺點，這在一定程度上制約了這些算法的工程實踐應(yīng)用，并且隨著光伏電池的運行環(huán)境變得越來越復(fù)雜，由于建筑物、樹木的遮擋或灰塵等造成光伏電池表面受到的光照強度不均勻的情況時常發(fā)生，此時，光伏的功率-電壓特性曲線將出現(xiàn)多個峰值。部分智能算法和傳統(tǒng)最大功率點跟蹤方法一樣，缺乏全局尋優(yōu)的能力，僅僅適用于單峰值最大功率跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)對多峰值系統(tǒng)進行跟蹤時，就會造成跟蹤失效。因此，研究一種具有全局尋優(yōu)特性的最大功率點跟蹤方法對于提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率十分關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

基于電導(dǎo)增量的自適應(yīng)步長光伏最大功率跟蹤方法，該方法包括以下步驟：