[發(fā)明專利]一種光伏電池最大功率點(diǎn)快速跟蹤控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010145532.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111208863B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢強(qiáng);周國華;沙金;鄧倫博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發(fā)明公開了一種光伏電池最大功率點(diǎn)快速跟蹤控制方法及裝置。控制方法包括設(shè)置和初始化控制參數(shù)、脈沖序列控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、判斷穩(wěn)壓和更新參考電壓等步驟。控制裝置包括變換器和控制器；控制器包括電流采樣模塊、第一電壓采樣模塊、第二電壓采樣模塊、MPPT算法模塊、脈沖序列控制模塊和PWM模塊。本發(fā)明為光伏最大功率點(diǎn)跟蹤控制，比現(xiàn)有直接占空比控制顯著提升了系統(tǒng)的跟蹤速度。與現(xiàn)有電壓閉環(huán)控制相比，本發(fā)明既提升了跟蹤速度又降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。與現(xiàn)有基于預(yù)測控制算法的非線性快速最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法相比，本發(fā)明原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的裝置簡單，便于應(yīng)用，有明顯的成本優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光伏電池最大功率點(diǎn)快速跟蹤控制方法及裝置。

背景技術(shù)

在光伏發(fā)電的應(yīng)用過程中，光伏電池的輸出特性受溫度、光照等外界參數(shù)的影響明顯。由于光伏電池的輸出功率隨著輸出電壓的變化而變化，為控制光伏電池持續(xù)穩(wěn)定的輸出最大功率，即實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)，多種MPPT方法被提出并應(yīng)用。現(xiàn)階段，應(yīng)用最為廣泛的MPPT方法是基于爬山法思想的擾動(dòng)觀察法與電導(dǎo)增量法。這類算法以光伏電池輸出功率曲線的單峰特性為基礎(chǔ)，通過實(shí)時(shí)更新光伏電池的工作點(diǎn)并比較相應(yīng)的功率，控制工作點(diǎn)向最大功率點(diǎn)接近。相較于其他算法，爬山類算法采集參數(shù)少、原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)且有較高的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)爬山類算法的常用控制方法有直接占空比控制與電壓閉環(huán)控制。直接占空比控制作為開環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)簡單、便于應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中存在跟蹤速度較慢，不適用于外部環(huán)境變化較快的情況。電壓閉環(huán)控制通過控制光伏電池輸出電壓收斂于參考電壓，實(shí)現(xiàn)了更快的跟蹤速度，但因電壓環(huán)需要額外設(shè)計(jì)環(huán)路參數(shù)，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。隨著光伏電池的應(yīng)用逐漸多元化，現(xiàn)有兩種控制方法的跟蹤速度已經(jīng)很難滿足需求。如將光伏電池應(yīng)用于汽車、背包等移動(dòng)物體上時(shí)，光伏電池的光照在短時(shí)間將發(fā)生明顯的變化。為解決這一技術(shù)問題，多種基于預(yù)測控制的非線性控制方法被應(yīng)用于爬山類算法。相較于現(xiàn)有控制方法，應(yīng)用預(yù)測控制的非線性控制方法顯著提升了光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤的速度。但是，這些方法需要以變換器的準(zhǔn)確模型為基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)，且因具體實(shí)施過程中計(jì)算量大造成其難以實(shí)際應(yīng)用。基于此，亟需提出一種簡單有效的快速最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的快速最大功率點(diǎn)跟蹤控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光伏電池最大功率點(diǎn)快速跟蹤控制方法及裝置。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種光伏電池最大功率點(diǎn)快速跟蹤控制方法，包括：

步驟1：設(shè)置MPPT采樣周期、脈沖序列控制采樣周期、脈沖序列步長ΔD和參考電壓步長ΔV；初始化高脈沖占空比D_H、低脈沖占空比D_L和參考電壓V_ref；其中，MPPT采樣周期是脈沖序列控制采樣周期的正整數(shù)倍；

步驟2：按照脈沖序列控制采樣周期采集光伏電池的輸出電壓V_pv2，與當(dāng)前V_ref做比較：如V_pv2大于V_ref則輸出當(dāng)前D_H，如V_pv2小于V_ref則輸出當(dāng)前D_L；所述D_H和D_L用于控制光伏電池的變換器；