[發明專利]基于參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法

在審

• 申請號: 201810819764.1
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108958350A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 高嵩;景卓;陳超波;馬媛;張咪;張宏鵬;郎寶華;李繼超
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種基于參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法，根據功率電壓的實時變化關系以及Boost電路的電路參數，確定跟蹤算法的最佳占空比；根據功率電壓曲線斜率與電流的比值，生成新的擾動變步長范圍及擾動方向的判定條件；通過判斷功率在前后時刻的差值與所設置閾值的關系，使用最佳占空比或者步長優化的變步長擾動觀察跟蹤方法，實現一種參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法，用于在光伏并網系統中解決傳統擾動觀察法存在的最大功率點跟蹤漂移和穩態震蕩的問題。在光照變化時，利用最佳占空比的公式計算占空比，使算法快速跟蹤到變化后的最大功率點；結合功率電壓曲線斜率與電流的比值作為新的擾動步長及擾動方向的判定條件，有效改進了穩態振蕩問題，抑制了跟蹤漂移現象的產生。

技術領域

本發明屬于光伏發電技術技術領域，涉及一種基于參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法。

背景技術

光伏發電技術以其發電過程中無污染、維護簡單等優點成為國內外矚目的技術研究方向，而光伏電池易受環境影響的特性使得整體發電效率成為制約光伏發電技術應用的難點之一。工程上使用最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking MPPT)技術進行實時調節可以使其運行在最大功率點處，從而提高光伏組件的轉換效率。

擾動觀察(P&O)法是最常用的MPPT算法之一，它的原理是控制算法通過改變PV末端電壓定期干擾光伏工作點，比較每次干擾前后PV輸出的功率值改變，根據工作點與最大功率點的位置關系控制是否需改變擾動方向，以達到最大功率點跟蹤的效果。P&O方法派生出來的其他方法還有增量電導法(INC)、自激振蕩法(SO)和極值搜索法(ESO)等。上述的方法均可實現最大功率點跟蹤，但存在跟蹤響應速度慢，光照劇烈變化時跟蹤漂移現象以及在穩態狀況下最大功率點附近容易引起振蕩等缺點。

目前的公開文獻中，文獻Sher H A,Murtaza A F,Noman A,et al.A NewSensorless Hybrid MPPT Algorithm Based on Fractional Short-Circuit CurrentMeasurement and P&O MPPT[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2015,6(4):1426-1434.提出與短路電流法和開路電壓法相結合的變步長擾動觀察法，可提高響應時間，減少振蕩，但需要多個傳感器，成本較高，限制其應用范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法，用于在光伏并網系統中解決傳統擾動觀察法存在的最大功率點跟蹤漂移和穩態震蕩的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下:

基于參數優化的光伏陣列最大功率點跟蹤算法，包括以下步驟：

步驟1，采樣光伏陣列的電壓V(t)、電流I(t)，并計算實時功率P(t)＝V(t)*I(t)，根據功率電壓的實時變化關系以及Boost電路的電路參數，確定跟蹤算法的最佳占空比；根據功率電壓曲線斜率與電流的比值，生成新的擾動變步長范圍，并作為擾動方向的判定條件；

步驟2，計算光伏陣列前后時間發生的功率偏差|P(t)–P(t-1)|，設置的功率變化閾值，若功率偏差大于功率變化閾值，則判斷光照發生變化，根據最佳占空比跟蹤變化后的最大功率點位置；若功率偏差小于功率變化閾值，采用參數優化的變步長擾動觀察法進行繼續跟蹤光伏陣列的最大功率點；

步驟3，根據步驟2得到的輸出占空比，調整控制器的PWM波，控制Boost電路的開關管狀態，使光伏陣列維持在所跟蹤的最佳電壓處。

本發明的有益效果：