[發明專利]光伏最大功率控制系統和方法

在審

• 申請號: 201911415307.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111061331A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 胡林靜;劉凱
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提出了一種光伏最大功率控制系統和方法，屬于太陽能光伏發電技術領域，所述系統包括：Boost電路、MPPT控制器以及脈沖發生器；其中所述MPPT控制器通過不斷采樣光伏陣列的輸出電流I與輸出電壓U，通過對外界所處環境的判斷，選擇不同的MPPT控制方法使光伏系統穩定在最大功率點；MPPT控制器將獲得的對應于最大功率點的電壓發送至脈沖發生器，脈沖發生器產生PWM信號至最大功率控制主電路，從而使光伏陣列運行在最大功率點。本方法和系統解決了隨機物理量較多、容易陷入局部最優點、追蹤精度不高等技術問題。

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電技術領域，尤其設計一種光伏最大功率控制系統和方法。

背景技術

化石能源的逐漸枯竭以及環境問題的日益突出，以風光為代表的的新能源發電技術逐漸成為各國研究的重點。而光伏發電以其無污染、安裝方便、可再生等優點，更是得到研究人員的重視。最大功率跟蹤技術是光伏研究的關鍵技術之一，該技術可以最大限度利用太陽能進行發電，提高發電效率，有利于光伏發電工程的推廣與應用，緩解能源枯竭與環境污染問題。光伏陣列處于均勻光照條件下，此時傳統跟蹤方法如擾動觀察法、電導增量法可以很好地追蹤到最大功率點，而實際情況中，光伏陣列易受到建筑物、云彩、樹木等遮擋而造成光伏板輸出功率呈現多峰特性，傳統跟蹤方法容易陷入局部最優點，造成能量的損失，因此研究局部陰影條件下光伏陣列最大功率點跟蹤技術已成為光伏產業發展的關鍵技術之一。

針對局部陰影下光伏陣列最大功率跟蹤技術主要分為兩大類：一類是基于陣列結構的硬件控制方法，可以改變傳統系統結構增加陣列對局部陰影的免疫能力，這類方法因為硬件的增加成本較高；另一類是基于現代控制理論的智能全局最大功率跟蹤控制方法，但是現有技術的最大功率跟蹤方法隨機物理量較多，容易陷入局部最優點，造成輸出功率震蕩等問題。

發明內容

為克服上述技術的不足，本發明提供一種光伏最大功率控制系統和方法，采用改進的細菌覓食法與擾動觀察法復合控制方法，無論光伏陣列處于均勻光照條件下還是有遮擋情況下，都可以快速準確地尋找到最大功率點，可以解決現有技術隨機物理量較多、容易陷入局部最優點、追蹤精度不高技術問題。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

根據本發明的一個方面，提出了一種光伏最大功率控制方法，該方法包括：

步驟1，建立光伏陣列模型，將光伏電池進行串并聯后，形成一定規模的光伏陣列，實時監測光伏陣列的輸出電流與輸出電壓，并判斷是否外界環境發生變化或有遮擋產生；

步驟2，當判斷出外界環境發生變化以及產生遮擋時，以光伏陣列的實時輸出功率作為目標函數，利用改進的細菌覓食優化法，對光伏陣列最大功率點的電壓進行跟蹤；

步驟3，當細菌覓食優化法滿足終止條件，輸出此時的電壓，將追蹤到的電壓與實際電壓經過模糊PI控制器進行比較，輸出到脈沖發生器，產生PWM信號使光伏陣列運行在最大功率點；

步驟4，當判斷出外界環境沒有發生變化以及遮擋時，則采用變步長擾動觀察法進行最大功率跟蹤，將追蹤到的電壓輸出到脈沖發生器，產生PWM信號使光伏陣列運行在最大功率點。

根據本發明的一個方面，所述步驟1中判斷是否外界環境發生變化或有遮擋產生的依據為：

其中，ΔU和ΔI分別為電壓修正量和電流修正量，ΔU_set和ΔI_set分別為電壓設定修正量和電流設定修正量，U(n)和I(n)分別為第n個極值點所對應的電壓和電流，U(n-1)和I(n-1)分別為第n-1個極值點所對應的電壓和電流，當電壓修正量大于電壓設定修正量或電流修正量大于電流設定修正量時，認為發生變化或有陰影遮擋。

根據本發明的一個方面，所述步驟2中改進的細菌覓食優化法包括：