[發(fā)明專利]一種基于光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)的極值跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910038811.3
• 申請(qǐng)日: 2019-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN109917844B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程宇濤;王天真;姚君琦;謝濤;張米露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 上?；ロ槍＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發(fā)明公開了一種基于光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)的極值跟蹤方法，包括獲取系統(tǒng)輸出功率P；對(duì)輸出功率P施加自適應(yīng)權(quán)值的調(diào)制信號(hào)，獲得功率紋波p；將功率紋波通過高通濾波器后，再乘上自適應(yīng)權(quán)值的調(diào)制信號(hào)，完成解調(diào)過程，獲得紋波ξ；將信號(hào)ξ通過低通濾波器濾除交流部分信號(hào)后通過積分器，輸出占空比的參考值控制系統(tǒng)追蹤最大功率。本發(fā)明平衡了光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤控制中穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)跟蹤速度之間的矛盾，本發(fā)明可廣泛且不限于用于光伏系統(tǒng)控制之中。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)、最大功率追蹤技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等領(lǐng)域，具體涉及一種基于光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)的極值跟蹤方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，煤、石油等傳統(tǒng)能源日益短缺，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，有必要大力開發(fā)和應(yīng)用各種新型可再生能源。相對(duì)于太陽的壽命，太陽能可以說是取之不，用之不竭的。相關(guān)權(quán)威部門預(yù)計(jì)，到2050年，全球能源產(chǎn)出的22％來自于太陽能，其中超過50％的太陽能產(chǎn)出來自于光伏系統(tǒng)發(fā)電。因此大力發(fā)展光伏系統(tǒng)可有效應(yīng)對(duì)能源短缺帶來的各種危機(jī)。

為提高太陽能電池組件的利用率，獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，最大功率點(diǎn)追蹤控制必不可少。光伏系統(tǒng)的輸出主要受光照強(qiáng)度和工作溫度影響。極值搜索法對(duì)于光伏系統(tǒng)這種單極值的非線性系統(tǒng)可以達(dá)到精準(zhǔn)的控制效果，極值搜索法調(diào)制信號(hào)權(quán)值過大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在最大功率點(diǎn)附近來回震蕩導(dǎo)致功率缺失，權(quán)值過小會(huì)加長系統(tǒng)追蹤最大功率點(diǎn)的時(shí)間和增加誤判的風(fēng)險(xiǎn)，降低動(dòng)態(tài)性能的問題。針對(duì)恒定調(diào)制系數(shù)極值搜索法出現(xiàn)的問題，基于變步長極值搜索法的三電平光MPPT控制(惠晶,張鋒.[J].電力電子技術(shù),2014,48(9):1-3.)提出了改進(jìn)型的極值搜索法。但改進(jìn)型極值搜索算法的調(diào)制信號(hào)系數(shù)調(diào)整的規(guī)則沒有給出明確說明，依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)法，調(diào)制信號(hào)變化的范圍也非常模糊。因此只在一定程度上改進(jìn)了極值搜索法。此外，基于自適應(yīng)滑模層極值搜索的光伏發(fā)電最大功率跟蹤方法

(張開,石季英,林濟(jì)鏗,等.[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2015,39(12):33-37.)將滑?？刂婆c極值搜索法有效融合的改進(jìn)型算法也被提出，但也以大幅度增加算法的復(fù)雜度作為代價(jià)來提高光伏系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。沒有從根本上解決系統(tǒng)追蹤動(dòng)態(tài)響應(yīng)與功率震蕩之前的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問題，發(fā)明出一種基于光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)的極值跟蹤方法，定義具體的規(guī)則來決定權(quán)值的大小。提高極值跟蹤法的動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)一步提高光伏系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)的極值跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取系統(tǒng)輸出功率P；

步驟2：對(duì)輸出功率P施加自適應(yīng)權(quán)值的調(diào)制信號(hào)asin(wt)，獲得功率紋波p；

步驟3：將功率紋波通過高通濾波器后，再乘上自適應(yīng)權(quán)值的調(diào)制信號(hào)，完成解調(diào)過程，獲得紋波ξ；

步驟4：將信號(hào)ξ通過低通濾波器濾除交流部分信號(hào)后通過積分器，輸出占空比的參考值控制系統(tǒng)追蹤最大功率；

步驟5：重復(fù)步驟(1)～(4)直到系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)。

對(duì)系統(tǒng)輸出功率施加一個(gè)調(diào)制信號(hào)的擾動(dòng)，輸出功率會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的紋波。且輸出紋波值的大小由調(diào)制信號(hào)的系數(shù)決定。過大的系數(shù)值可以縮短系統(tǒng)的追蹤時(shí)間，但會(huì)造成系統(tǒng)在最大功率點(diǎn)附近震蕩。過小的系數(shù)值雖然會(huì)減小系統(tǒng)的功率震蕩，但增長追蹤時(shí)間，降低算法的動(dòng)態(tài)性能。因此調(diào)制信號(hào)的系數(shù)直接影響最大功率點(diǎn)的追蹤時(shí)間和控制精度，本發(fā)明自適應(yīng)加權(quán)調(diào)制信號(hào)獲取系統(tǒng)的實(shí)施輸出電壓信號(hào)，與參考電壓值相比，結(jié)合光伏系統(tǒng)V-P輸出功率曲線的斜率值，明確判定系統(tǒng)的工作位置后。基于光伏系統(tǒng)的工作位置，采取不同權(quán)值的調(diào)制信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

輸出功率的解調(diào)是通過高通濾波，過濾掉輸出功率信號(hào)P中的直流信號(hào)部分，保留P的紋波進(jìn)行解調(diào)。