[發(fā)明專利]基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010596431.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111694395B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏之秋;王春鵬;趙婷婷;候占武;楊盛;李瀟瀟
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 濟南信達專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 潘悅梅

一種基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤方法，屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，采用包括光伏陣列、采樣模塊、MPPT計算模塊、PWM驅(qū)動模塊、Boost升壓模塊以及負載/逆變器模塊的實現(xiàn)系統(tǒng)；方法包括：采樣模塊采集當(dāng)前光伏陣列的輸出電流和輸出電壓值，MPPT計算模塊以及PWM驅(qū)動模塊計算最大功率點電壓值，并且控制Boost升壓模塊，使系統(tǒng)輸出功率達到最大。本發(fā)明采用復(fù)雜的非線性伏安特性方程、電池板在標準狀態(tài)下的參數(shù)值、兩次采集電壓和電流值等實現(xiàn)方法，結(jié)合二分法進行數(shù)值計算，從而得出當(dāng)前的短路電流、開路電壓、溫度以及最大功率點的電壓和電流值；解決了傳統(tǒng)方法擾動過程中的誤判、功率損失、以及系統(tǒng)的振蕩等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤方法。

背景技術(shù)

目前，由于太陽能光伏產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率低并且成本高，因此沒有得到廣泛的普及和應(yīng)用。最大功率點跟蹤(MPPT)技術(shù)是提高光伏發(fā)電效率的有效途徑，常用的MPPT方法可以分為以下三類：擾動增量法、智能增量法、求導(dǎo)dp/de法。擾動增量法是指通過不斷采樣，逐步接近最大功率的方法，此方法的優(yōu)點在于算法簡單，缺點是初值以及步長的選取對跟蹤精度和速度有較大的影響，不能適應(yīng)日照量的急劇變化，且有可能在陣列最大功率點附近振蕩，導(dǎo)致部分功率損失，有時還會發(fā)生程序控制在運行中的失序，出現(xiàn)誤判現(xiàn)象；智能增量法包括模糊控制法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法，模糊控制法對日照變化和導(dǎo)通率之間建立了模糊規(guī)則，改善日照變化對系統(tǒng)的影響，優(yōu)點在于當(dāng)日照量急劇變化時，也能找到最大功率點，缺點是不斷地采樣過程仍然會引起系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法需要提取大量的樣本，還不能達到實際應(yīng)用過程；求導(dǎo)dp/de法是目前比較常用的方法，通過計算功率與電壓的導(dǎo)數(shù)以及管子在導(dǎo)通和關(guān)閉時的各個參數(shù)關(guān)系，調(diào)節(jié)導(dǎo)通率的大小，當(dāng)功率對電壓的導(dǎo)數(shù)為零時即可達到最大功率，此方法的優(yōu)點是在最大功率點附近的波動較小，能達到較高的精度，缺點是算法復(fù)雜，需要確定的參數(shù)較多，參數(shù)值較難確定。如申請?zhí)?01810962534.0、201811264386.1、 201711114897.0、201811385329.9、201811275222.9的專利技術(shù)申請所公開的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤系統(tǒng)，包括：

光伏陣列、采樣模塊、MPPT計算模塊、PWM驅(qū)動模塊、Boost升壓模塊以及負載/逆變器模塊；所述采樣模塊的輸入端與所述光伏陣列輸出端連接，所述采樣模塊的輸出端與所述MPPT計算模塊輸入端連接，所述MPPT計算模塊輸出端與所述PWM驅(qū)動模塊輸入端連接，所述PWM驅(qū)動模塊輸出端與所述Boost升壓模塊輸入端連接，所述Boost升壓模塊輸出端與所述負載/逆變器模塊輸入端連接。

所述采樣模塊包括電壓采樣模塊和電流采樣模塊，電壓采樣模塊和電流采樣模塊分別與所述光伏陣列輸出端連接，用于實時采集光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，并發(fā)送給MPPT 計算模塊。

所述Boost升壓模塊包括MOSFET開關(guān)管，所述MOSFET開關(guān)管的輸入端與所述PWM驅(qū)動模塊的輸出端連接。

一種基于伏安特性方程和二分法的光伏最大功率點跟蹤方法，采用復(fù)雜的非線性伏安特性方程、電池板在標準狀態(tài)下的參數(shù)值、兩次采集電壓和電流值實現(xiàn)方法，結(jié)合二分法進行數(shù)值計算，從而得出當(dāng)前的短路電流、開路電壓、溫度以及最大功率點的電壓和電流值；具體包括如下步驟：

步驟1：計算系統(tǒng)不變參數(shù)R_s、k₀

(1)根據(jù)包括串聯(lián)電阻R_s的伏安特性曲線方程：